gch08立体化学

1 第8章立体化学 立体化学就是研究分子的三维立体结构及其立体结构对其物理性质及化学性质的影响 2 对映异构 对映异构体 两异构体互为镜像 却不能重合 手性 3 手性分子 分子不能和它的镜像重合 非手性分子 分子能和它的镜像重合 4 OH H COOH CH3 OH CH3 H COOH C C A B 乳酸 乳酸 5 旋光性 光学活性 物质能使平面偏振光旋转的性质称为旋光性或光学活性 对映体 旋光异构体 对平面偏振光的作用不同 一个可使平面偏振光向 右旋 顺时针方向符号 一个可使平面偏振光向 左旋 逆时针方向符号 对映体总是成对的 它们的熔点 沸点 密度 折射率和在非手性溶剂中的溶解度以及光谱图等都相同 在与非手性试剂反应时所表现的化学性质也相同 但它们对偏振光表现为不同的旋光性 旋光性是识别对映异构体的重要方法 6 偏光性与旋光性 P161 a 普通光 偏光性 7 偏振光旋光性物质旋转后的偏振光 旋光性 物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质 具有旋光性的物质叫做旋光性物质 也称光学活性物质 如乳酸 甘油醛 葡萄糖等 而水 乙醇 乙酸等称非旋光性物质 8 比旋光度 当偏振光通过某一旋光性物质时 其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度 这一角度叫做旋光度 通常用 表示 光源起偏镜偏振光盛液管旋转后的检偏镜通过检偏镜偏振光的偏振光 9 通常规定溶液的浓度为1g ml 1 旋光管的长度为1dm 在此条件下测得的旋光度称为比旋光度 10 对称因素 判断分子是否具有手性的依据 对称面 就是能将分子分成实物和镜像关系两部分的一个平面 a 2 2 二溴丙烷 b E 1 氯 2 溴丙烯 由于 二溴丙烷和 E 1 氯 2 溴丙烯的分子中都存在对称面 所以它们都是非手性分子 都没有旋光性 11 对称中心 假设分子中存在一点 过该点作任一条直线 若在该点等距离的两端有相同的原子或基团 则该点就是分子的对称中心 分子中存在对称中心 所以它是非手性分子 没有旋光性 手性分子必须具备 1 无对称面 2 无对称中心 12 练习 13 含有一个手性碳原子化合物的对映异构 P163 手性碳原子 或手性中心 连有四个互不相同的原子或基团的碳原子 用C 表示 无手性C 14 构型的表示方法 描述旋光异构体分子中的原子或基团在空间的排列方式时可用透视式和费歇尔 E Fischer 投影式来表示 透视式 例如 乳酸分子的一对对映体可表示如下 15 费歇尔投影式 投影规则如下 1 将碳链竖起来 习惯上把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小的碳原子放在最上端 2 横前竖后 与手性碳原子相连的两个横键伸向前方 两个竖键伸向后方 3 横线与竖线的交点代表手性碳原子 16 乳酸的一对对映体的费歇尔投影式 17 手性碳原子的构型标记法 1 D L标记法 相对构型的标记 了解 人为规定 甘油醛为D 型 甘油醛为L 型 一般适用于含一个手性碳原子的化合物 L 甘油醛D 甘油醛 18 L 2 氨基丙酸D 2 氨基丙酸 D L标记法多用于糖类和氨基酸的构型标记 有一定的局限性 相对构型D L与旋光方向 没有任何对应关系 19 2 R S标记法 用R或S来标记立体中心的绝对构型 A 步骤 适合楔形透视式 1 确定立体中心 分辨出它的四个不同取代基 2 比较四个取代基的优先顺序 1 2 3 4 3 把最小的放在观察者对面 其余三个基团指向观察者 沿着最大 1 看向最小 3 4 如果是按顺时针排列 则构型为R 顺 右 Right 如果是按逆时针排列 则构型为S B 费歇尔投影式 顺 右 R横变竖不变 最小基团在横竖键 优先规则 原子序数大的优先 20 眼睛的位置 Cl C2H5 CH3为顺时针排列 R 2 氯丁烷 21 眼睛的位置 Cl C2H5 CH3为逆时针排列 S 2 氯丁烷 22 R 2 甲基丁酸 COOH CH2CH3 CH3 S 2 甲基丁酸 任意调换两个基团 构型相反 例1 23 OH COOH CH3 S R 24 R 2 氯丁醛 S 2 氯丁醛 R 2 氯丁醛 练习 25 旋光性化合物的构型 R S或D L 和其旋光方向 或 没有必然的联系 但是知道一个旋光性化合物的构型为R 其旋光方向为 那么它的对映体的构型为S 其旋光方向为 D L和R S是两种不同的构型标记方法 它们之间也没有必然的联系 26 2Z 4S 4 甲基 4 氯 2 己烯 R R S 练习 27 含两个手性碳原子化合物的对映异构 P169 含两个不同手性碳原子化合物的旋光异构 例如 2S 3R 2 3 二氯戊烷 2R 3S2R 3R2S 3S 1与2 3与4互为对映体 但1 2与3 4之间并没有对映关系 它们互称非对映体 它们不仅旋光性不同 物理性质和化学性质也不相同 28 2 含两个相同手性碳原子的化合物 酒石酸 1 2S 3S 2 2R 3R 3 2R 3S 4 2S 3R 3 和 4 是同一物质 它们有一对称面 是非手性分子 没有光学活性 称为内消旋化合物 29 内消旋化合物 有手性中心 但无手性的化合物 含两个相同手性碳的分子 具有相反的构型 是一纯净物 外消旋混合物 等量的左右旋 一对对映体 的混合物 常用 或 dl 表示 1 和 2 等量混合称为外消旋体 旋光度为0 因为混合物中两种物质的旋光度大小相等 方向相反 相互抵消 3 是内消旋体 旋光度为0 因为在内消旋体中两个手性中心引起的旋光性大小相等 方向相反 在分子内部旋光性相互抵消 30 锯架透视式 补充 各构型式间转换 1 透视式改写成费歇尔投影式时 先把交叉式构象旋转成重叠式构象 并使碳碳键在一个平面 然后按投影要求写出相应的费歇尔投影式 2 判断每一个手性碳的R S构型 费歇尔投影式 纽曼投影式 作业 P1773 1 3 5 4 1 6 2 4 7 1 5 9 31 一 手性分子 无对称面 无对