立体化学简介

1、高二化学竞赛辅导安排表高二化学竞赛辅导安排表 2011.9周次周次日期日期辅辅 导导 内内 容容主讲老师主讲老师2立体化学简介立体化学简介严建波严建波 3有机反应机理有机反应机理孔剑峰孔剑峰4有机反应机理有机反应机理孔剑峰孔剑峰5电极电位电极电位邵佳邵佳6电极电位电极电位邵佳邵佳7碱金属（碱金属（a）冯澜冯澜8碱土金属碱土金属(a a)冯澜冯澜11碳族元素碳族元素a 氮族元素氮族元素a李雷蕾李雷蕾12氧族元素氧族元素a 卤素卤素a施宣平施宣平13过渡金属过渡金属顾利吉顾利吉14过渡金属过渡金属顾利吉顾利吉15配位化合物配位化合物严建波严建波16配位化合物配位化合物严建波严建波立立 体体 化化

2、学学一、同分异构简介一、同分异构简介二、顺反异构简介二、顺反异构简介目目 录录三、构象异构简介三、构象异构简介四、旋光异构简介四、旋光异构简介 一、同分异构现象异构现象构造异构立体异构碳链异构位置异构类别异构顺反构象旋光 含有双键的化合物或环状化合物，均可含有双键的化合物或环状化合物，均可能有顺反异构体。例如：能有顺反异构体。例如：二、顺反异构简介二、顺反异构简介c cabacc cabca顺反ahahahha顺反iupac（international union of pure and appliedchemistry)命名原则使用e、z表示双键顺反异构体。当双键两端两个较优基团处在双键同侧

3、时，称z构型；反之，处在异侧时，称e构型。例：ccch3phch2ch3ch(ch3)2ccch3phch(ch3)2ch2ch3ze*次序规则：a.原子按原子序数的大小排列，同位数按原子量大小次序排列 i,br,cl,s,p,o,n,c,d,h b. 对原子团来说，首先比较第一个原子的原子序数，如相同时则再比较第二、第三，以此类推。 c. 如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个单键看待，认为连有两个或三个相同原子。cccchhhhhhhhhhccccclhochchoch=ch2cchhh(c)(c)(d) (c)o看作看作(o)c=cclbrhch3br ch3-cl h(e)-1-

4、氯 溴丙烯-2-c=cclbrhch3br ch3-cl h(e)-1- 氯 溴丙烯-2-c=cclbrhch3br ch3-cl h(e)-1- 氯 溴丙烯-2-按按iupac命名法，命名法， 的正确名称是什么？的正确名称是什么？a（z，z）-3-叔丁基叔丁基-2，4-己二烯己二烯 b 反，顺反，顺-3-第三丁基第三丁基-2，4-己二烯己二烯c（e，z）-3-叔丁基叔丁基-2，4-己二烯己二烯 d1，4-二甲基二甲基-2-叔丁基叔丁基-1，3-丁二烯丁二烯clhbrhclhhbr顺反cistrans环状化合物一般用顺、反或cis、trans表示其顺反异构体。三、构象异构简介 构象异构体是指由

5、键旋转而产生的分子中基团在空间的不同排布方式。构象异构体可通过单键旋转而相互转变，因此，一般情况下，构象异构体无法分离。例例1，乙烷的几个极端构象：，乙烷的几个极端构象：cchhhhhhcchhhhhhhhhhhhhhhhhh重叠式构象交叉式构象例例2，丁烷的几种极端构象：，丁烷的几种极端构象：ch3hhch3hhch3hhhhch3重叠式构象对位交叉式构象hhch3ch3hhhhch3hhch3邻位交叉式构象全部分重叠式构象例例3，环己烷的椅式和船式构象：，环己烷的椅式和船式构象：hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh椅式构象船式构象四、旋四、旋 光光 异异 构构（一）旋光异构的概

6、念chch3chch3ch2ch3ohhoch2ch3右旋-2-丁醇左旋-2-丁醇镜子这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为对映异构体。关系，故称为对映异构体。 (手性异构）手性异构）平面偏振光平面偏振光只在一个平面上振动。光波振动方向与前进方向示意图aabcdbdcaa普通光平面偏振光晶轴nicol棱晶aabcdbdcaaaabcdbdcaa乙醇不旋光物质乳酸旋光性物质（二）分子的对称因素、手性和旋光活性手性分子：不能和其镜像完全重叠的分子不能和其镜像完全重叠的分子。手性碳： 连有四个不同原子或基团的碳原子连有四个不同原子或基团的碳原子。

7、前手性碳：可通过化学反应变成手性碳可通过化学反应变成手性碳 的非手性碳原子的非手性碳原子。ch3ch2ch2ch3br2hvch3chch2ch3br*前手性碳前手性碳ch3coch2ch3hcnch3cch2ch3ohcn*对称因素：1、对称面：将一个平面通过某个分子从而把分子分为实物将一个平面通过某个分子从而把分子分为实物和镜像两部分，则此分子有一个对称面。和镜像两部分，则此分子有一个对称面。2、对称中心：如果通过分子中一个假设点的所有直线在其如果通过分子中一个假设点的所有直线在其距离相等、方向相反的地方都能遇到相同的距离相等、方向相反的地方都能遇到相同的原子或基团，则此假设点为分子的对称

8、中心原子或基团，则此假设点为分子的对称中心。具有对称面或对称中心的化合物都是对称分子，具有对称面或对称中心的化合物都是对称分子，不具有旋光性。不具有任何对称因素的分子不具有旋光性。不具有任何对称因素的分子不能和其镜像重叠，是手性分子。不能和其镜像重叠，是手性分子。cch3clclhcchclhcl对称面对称面coohcoohbrbrhhhhpch3ch3brbrhhhhhhhhp（三）含一个手性碳原子的化合物1、对映体和外消旋体 含一个手性碳的化合物有二个立体异构体，二者除对偏振光的作用方向不同外，其它物理性质完全相同，这二者称为对映体。 等量的左、右旋体混合物称外消旋体，外消旋体物理性质一般

9、与左、右旋体不同。ccoohhch3oh(-)-乳酸ccoohhohh3c(+)-乳酸coohhch3ohhcoohohch3hohch3cooh乳酸对映体的费歇尔投影式2、投影式fischer投影式书写规则：投影式书写规则：（1）分子的主链放直立方向，分子的主链放直立方向，编号小的碳原子置于上方。编号小的碳原子置于上方。（2）以十字表示手性碳和它的四个价键，以十字表示手性碳和它的四个价键，同时规定水平的二个价键伸向纸面前方，同时规定水平的二个价键伸向纸面前方，而竖线伸向纸面后方。而竖线伸向纸面后方。（3）投影式只能在纸平面上旋转投影式只能在纸平面上旋转90o的偶数倍，的偶数倍，不能转不能转9

10、0o的奇数倍，也不能离开纸面翻转，的奇数倍，也不能离开纸面翻转，否则构型发生改变。否则构型发生改变。例ccoohch3ohhcoohch3hohccoohch3ohh契形投影式fischer投影式透视式契形投影式fischer投影式cccoohcoohohhhohcoohcoohohhhhocoohohhcoohohhcoohcoohohhohh据架式coohch3hhoch3coohohhhohch3hooc3、构型的命名方法、构型的命名方法用用r、s命名法确定手性分子的构型方法如下：命名法确定手性分子的构型方法如下：（1）判断手性碳上四个基团的优先次序，假设为abcd（2）将透视式中最小的

11、基团d置于离观察者最远的方向，这时a、b、c三个基团必面向观察者。（3）观察从最大基团a到b到c的排列方向，如顺时针旋转，则为r构型，逆时针则为s构型。coohch3ohhccoohhohch3rfischer投影式判断构型的方法：（1）当最小的基团位于竖直键时，另三个基团大小次序如顺时针排列，则为r构型；反之s构型。fbrclisch2ch3ohhoch2chos（2）当最小的基团位于水平键时，另三个基团大小次序如顺时针排列，则为s构型；反之r构型。choch2ohhhocoohch3ohhsrccclhhhoch3ch3ch3hbrhbrch3ch2hch3clch3hbr3-氯-2-丁醇

12、2，3-二溴戊烷2-氯-3-溴丁烷基团次序基团次序基团次序c2c3*323322c2c3*c2c3*oh chch3 ch3 hclcl chch3 ch3 hohbr chch2ch3 ch3 hbrbr chch3 ch3 hbrcl chch3 ch3 hbrbr chch3 ch3 hcl(2s,3r)(2s,3s)(2r,3r)（四）含两个手性碳原子的化合物1、含两个不同手性碳原子的化合物氯代苹果酸有两个手性碳，共有两对对映体。coohcoohhclhhocoohcoohclhohhcoohcoohclhhhocoohcoohhclohhiiiiiiiv（1）非对映异构体上面氯代苹果

13、酸的四个异构体中i和iii或iv，ii和iii或iv之间既不相同又不是对映体，这样的异构体称非对映异构体。非对映体物理性质不同,化学性质相似。例： i ii iii ivmp 145oc 145oc 157oc 157ocad +7.1o -7.1o +9.3o -9.3o（2）旋光异构体的数目含n个不同手性碳的开链化合物存在2n个旋光异构体。如葡萄糖含4个不同手性碳，有2416个旋光异构体，这已为试验所证实。2、含两个相同手性碳的化合物酒石酸分子中有二个相同的手性碳：coohcoohohhhhocoohcoohhhoohhcoohcoohhhohhocoohcoohohhohhiiiiiii

14、v异构体i和ii互为对映体，而iii在纸面上转180o就和iv重叠，所以iii和iv为同一结构。（1）内消旋体结构式iii所表示的分子具有手性碳，但整个分子有对称面，是非手性的。这种含有手性碳的非手性分子称内消旋化合物，用meso表示。（五）不含手性碳原子的旋光化合物 1、含有非碳手性原子的化合物 连有三个不同取代基的叔胺为不对称分子，但由于其构型在室温可自由翻转，无法分离出单一对映体，因而无光学活性。nr1r3r2.nr1r2.r3室温当氮原子被桥环所固定时，翻转受阻，则可分离出有光学活性的不对称叔胺。nnyxnch3clnclch32、不含手性原子的手性分子（1）丙二烯型化合物丙二烯相邻二

15、个双键所在平面相互垂直，当每一端碳上连有不同取代基时，分子为非对称的手性分子。cccababababcccch3hhch3cccch3hch3h螺环化合物也可产生相似的情况：hoochcoohhcoohhhooch手性分子手性分子（2）联苯型化合物ababababaaabc手性分子联苯型化合物产生旋光的条件是同一苯环上的二个取代基不同，并且由于取代基空间阻碍， 二个苯环不能共平面。而当俩苯环上碳与取代基a, b, a, b的中心距离之和大于2.90ao,这个化合物就有可能被拆分成旋光异构体ino2ch3br有旋光，可拆分（六）环状化合物的立体异构1、环丙烷(1)具有二个不同取代基clhbrhbrhclhbrhhclhclbrh(2)具有二个相同取代基clhclhclhhclhclclhm eso 2、环丁烷1，2二取代环丁烷与1，2二取代环丙烷类似1，3二取代环丁烷情况则不同:ch3hcoohhch3hhcoohhhoochcoohhoochhcooh以上几个例子可见1，3取代环丁烷都有对称面，不具有