有机化学立体异构PPT学习教案

1、会计学1有机化学立体异构有机化学立体异构同同分分异异构构 结构异构结构异构（构造异构）（构造异构）立体异构立体异构顺反异构顺反异构 旋光异构旋光异构构象异构构象异构碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构酮式酮式-烯醇式互变异构烯醇式互变异构第1页/共46页 第一节顺反异构第一节顺反异构 一、顺反异构及其产生条件一、顺反异构及其产生条件 延胡索酸延胡索酸 失水苹果酸失水苹果酸（反式构型）（反式构型）（顺式构型）（顺式构型）结构式：结构式：HOOCCH=CHCOOH溶解度：溶解度： 0.7g / 100mL 7.8g / 100mL熔点：熔点： 300 130C CHOOCHCOOH

2、HC CHHOOCCOOHH立体结构：立体结构： HOOCCH=CHCOOH第2页/共46页分子式相同，原子或原子团的排列顺序也相同，分子式相同，原子或原子团的排列顺序也相同，但分子中原子或原子团在但分子中原子或原子团在不同，即不同，即构型不同。这样的立体异构称为构型不同。这样的立体异构称为顺反异构顺反异构。相同或相似的基团处于双键的同侧称为相同或相似的基团处于双键的同侧称为顺式顺式(cis)构型，处于异侧的称为构型，处于异侧的称为反式反式(trans)构型。构型。 第3页/共46页CHHCCH3CH2CH3CHHCCH2CH3CH3HC = CHHHHC = CHCH3CH3HC = COH

3、CH2CH3CH3CCHCH3HCH3HC = COHCH2CH3CH3第4页/共46页C Cabdeabababdedede/第5页/共46页CH3HHCH3CH3HCH3H反反-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷 顺顺-1,2-二甲基环丙二甲基环丙烷烷第6页/共46页所以顺反异构体形成的条件：所以顺反异构体形成的条件： 1分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素， 如双键或环的结构。如双键或环的结构。 2不能自由旋转的碳原子连接的原子或原子不能自由旋转的碳原子连接的原子或原子 团必须是不相同的。团必须是不相同的。 第7页/共46页1、确定每个碳上连接的两个原子

4、或原子团的优先顺序。、确定每个碳上连接的两个原子或原子团的优先顺序。2、两个优先顺序大的基团在双键同侧者为、两个优先顺序大的基团在双键同侧者为Z-构型，在异侧者为构型，在异侧者为E-构型。构型。 CCedabCCdeab大小大大小小大小Z-构型构型 E-构型构型 命名方法命名方法： 二、二、ZE命名法命名法 Z：共同，：共同，E：相反：相反 第8页/共46页CCCH3ClCH3HCCCH2CH3CH3OHCCH3CCCOOHHHCH3顺顺-2-氯氯-2-丁烯丁烯反反-2-丁烯酸丁烯酸顺顺-2,3-二甲基二甲基-2-戊烯醛戊烯醛E-2-氯氯-2-丁烯丁烯E-2-丁烯酸丁烯酸Z-2,3-二甲基二甲

5、基-2-戊烯醛戊烯醛第9页/共46页顺反法和顺反法和ZE法是两种不同的命名方法，法是两种不同的命名方法， 顺顺= Z, 反反= E顺，顺，E顺，顺，ZCCCH3CH2HCH2CH3COOHCCCH3CH2CH2CH3CH3H第10页/共46页第二节第二节 旋光异构旋光异构 酒石酸钠铵酒石酸钠铵一、物质的旋光性一、物质的旋光性1848年，年，L.Pasteur 旋旋 光光 性性 不不 同同第11页/共46页1 平面偏振光平面偏振光普通光线普通光线平面偏振光平面偏振光尼科尔棱镜尼科尔棱镜普通光线的振动平面普通光线的振动平面（无数个无数个）平面偏振光的振动平面平面偏振光的振动平面（1个个） 第12页

6、/共46页旋光管旋光管旋光管旋光管旋光性旋光性 物质使平面偏振光振动方向发生旋转的性质物质使平面偏振光振动方向发生旋转的性质。 无旋光性无旋光性乙醇乙醇,阿斯匹林阿斯匹林 有旋光性有旋光性乳酸乳酸,葡萄糖葡萄糖2 旋光性旋光性第13页/共46页 右旋体右旋体（+）或）或d 左旋体左旋体（-）或）或l第14页/共46页 起偏棱镜起偏棱镜检偏棱镜检偏棱镜3 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度偏振光的振动面被旋光性物质所旋转的角度。偏振光的振动面被旋光性物质所旋转的角度。旋光仪旋光仪旋光度旋光度 ()：第15页/共46页比旋光度比旋光度 ( ) 单位浓度和单位路径长度的旋光度。单位浓度和单位路径长度的

7、旋光度。 t = l c或 l d 比旋光度是旋光性物质的物理参数，与熔点、比旋光度是旋光性物质的物理参数，与熔点、沸点一样，可区别和鉴定不同的旋光性物质。沸点一样，可区别和鉴定不同的旋光性物质。 第16页/共46页二、产生对映异构的原因二、产生对映异构的原因1 1旋光性与手性分子旋光性与手性分子 第17页/共46页第18页/共46页手性手性 就像人的左右手，看起来非常相似，就像人的左右手，看起来非常相似，但不完全相同，两者互为镜像，但不能完全但不完全相同，两者互为镜像，但不能完全重叠的特性。重叠的特性。 第19页/共46页2手性分子的结构特征手性分子的结构特征 手性碳原子手性碳原子 (C )

8、 与与4个不相同的原子或原子团相连的碳原子个不相同的原子或原子团相连的碳原子*含手性碳，含手性碳， 不含有手性碳，不含有手性碳，手性分子手性分子 非手性分子非手性分子 CCOOHCH3HOHCOHCH3HH 含有含有一个一个手性碳原子的分子一定是手性分子。手性碳原子的分子一定是手性分子。第20页/共46页有对称面的分子为非手性分子有对称面的分子为非手性分子所有的原子共同处于的所有的原子共同处于的平面平面通过分子中心，且将分通过分子中心，且将分子平均分成成实物与镜象子平均分成成实物与镜象关系的两部分的关系的两部分的平面平面对称面对称面CCHClClH第21页/共46页 寻找手性碳原子（饱和碳原子

9、寻找手性碳原子（饱和碳原子)。 若有，若有，一般一般为手性分子，为手性分子， 若无，若无，一般一般为非手性分子为非手性分子 寻找对称面。有，定为非手性分子。寻找对称面。有，定为非手性分子。 第22页/共46页CCHCH3CH3HHOCH2CHCHOOHphCHCH3DCH3CH2CH2ClCH3CH2CHCH3Cl判断下列物质是否具有旋光性，判断下列物质是否具有旋光性， 含手性碳原子的用含手性碳原子的用“* *”表示。表示。 练一练：第23页/共46页三、对映体与外消旋体三、对映体与外消旋体对映体对映体第24页/共46页外消旋体外消旋体 一对对映体的等量混合物，用一对对映体的等量混合物，用表示

10、表示(+) 乳酸（肌肉中）乳酸（肌肉中） 50% = +3.8 D25(-) 乳酸（糖发酵）乳酸（糖发酵） 50% = 3.8 25D( () )乳酸（牛奶）乳酸（牛奶）第25页/共46页有与无有与无(-)-(-)-多巴：多巴：抗震颤麻痹作用，抗震颤麻痹作用，治疗帕金森氏症治疗帕金森氏症CH3OCH3COCH2OHCOOHNHCOCH3( (+ +)-)-多巴：多巴： 没有活性没有活性对映体生理活性不同对映体生理活性不同NHCOCH3COOHOCH3OCCH3OHCH2第26页/共46页作用类型、强度均不同作用类型、强度均不同NOONHOOHNHOOOONHRS镇静作用镇静作用强烈致畸作用强烈

11、致畸作用8000海豹肢畸形海豹肢畸形1957年年, ,德国德国 反应停（反应停（ - -苯肽茂二酰亚胺，苯肽茂二酰亚胺，塞利多米）塞利多米）第27页/共46页四、费歇尔四、费歇尔(Fischer)投影式投影式 “横前竖后横前竖后” HCH3COOHOHHOOCHCH3OHHOHCOOHCH3CCOOHCH3OHH第28页/共46页五、旋光异构体构型的标五、旋光异构体构型的标记记 （一）（一）D/L构型标记构型标记 COOHCH3H2NHCOOHCH3HNH2主链竖向排列，编号为主链竖向排列，编号为1的碳原子在最上方的碳原子在最上方。标准费歇尔投影式中，横线上的羟基或氨基标准费歇尔投影式中，横线

12、上的羟基或氨基或卤素在或卤素在右右边的标记为边的标记为D-构型，在构型，在左左边的标边的标记为记为L-构型构型。 第29页/共46页adcbacdb 小在左右小在左右 顺时针，顺时针，S-构型构型小在上下小在上下顺时针，顺时针，R-构型构型逆时针，逆时针，R-构型构型逆时针，逆时针，S-构型构型(二二)Fischer式的式的R/S构型标记的简单办法构型标记的简单办法abcd第30页/共46页R S SCH2OHCH2SHHSHCHOHCH3OHCHOHHOCH3R S 无旋光无旋光 CH2OHSHHCH2OHCOOHCH2OHHOHCOOHCH2OHHOH第31页/共46页COOHCOOHOH

13、HHHOHOHHOHCOOHCOOH（2R，3R-酒石酸酒石酸）（2S，3S-酒石酸）酒石酸）第32页/共46页COOHCH2SHHNH2D-型型 S-型型 D和和R，L和和S不一定一致不一定一致 第33页/共46页六、旋光异构体的数目与手性碳数目的关系六、旋光异构体的数目与手性碳数目的关系 (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R) 对映体，对映体， 和和、 和和 非对映体非对映体 和和、 和和2 3SSRRSRRS +7.1 -7.1 +9.3 -9.3HOHClHCOOHCOOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHClHHOH23第

14、34页/共46页若分子中不相同的手性碳的数目为若分子中不相同的手性碳的数目为n，则旋光异构体的数目为则旋光异构体的数目为2n个，个，对映体的成对数目为对映体的成对数目为2n-1个个 外消旋体的数目为外消旋体的数目为2n-1个个 2 34SSSRRRSRRRSSSRSSSRRSRRRS第35页/共46页HOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOH（2R,3S） （2S,3R） （2R,3R） （2S,3S） 内消旋体：内消旋体：分子内虽然含有手性碳原子，但同时分子内虽然含有手性碳原子，但同时具有对称因素，因而无旋光性，这种立体异

15、构体具有对称因素，因而无旋光性，这种立体异构体叫做内消旋体，常用叫做内消旋体，常用meso表示。表示。第36页/共46页内消旋体和外消旋体都没有旋光性，内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但两者有本质区别。内消旋体是一个但两者有本质区别。内消旋体是一个化合物，不能再分；而外消旋体是等化合物，不能再分；而外消旋体是等量对映体的混合物，可分成两种旋量对映体的混合物，可分成两种旋光性相反的化合物。光性相反的化合物。第37页/共46页一、构象异构的概念一、构象异构的概念 构象：构象：由于单键（由于单键（键）的旋转而使分子键）的旋转而使分子 中的原子或原子团在空间产生不同中的原子或原子团在空间产生不同 的排

16、列方式。的排列方式。 不同的构象互称为不同的构象互称为构象异构构象异构第三节第三节 构象异构构象异构 第38页/共46页HHHHHHHHHHHH二、乙烷的构象二、乙烷的构象 1、两种典型构象：交叉式和重叠式、两种典型构象：交叉式和重叠式透视式：透视式：2、构象的表示方法：、构象的表示方法：Newman式和透视式式和透视式纽曼投影式：纽曼投影式：HHHHHHHHHHHH第39页/共46页3、乙烷构象的能量曲线、乙烷构象的能量曲线优优势势构构象象第40页/共46页三、环己烷的构象三、环己烷的构象1、构象的产生、构象的产生2、典型构象（、典型构象（椅式椅式和和船式船式）椅式椅式船式船式29.7KJ.mol -1优势构象优势构象 第41页/共46页同同分分异异构构 结构异构结构异构（构造异构构造异构）立体异构立体异构顺反异构顺反异构 对映异构对映异构（旋光异构）（旋光异构）构象异构构象异构构型异构构型异构碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构酮式酮式-烯醇式互变异构烯醇式互变异构第42页/共46页1、具有、具有n个手性碳原子的化合物，能产生个手性碳原子的化合物，能产生旋光异构体的数目为：（）旋光异构体的数目为：（）A、至少、至少2n个个B、至多、至多2n个个