07旋光异构讲述课件

7旋光异构1、基本概念：比旋光度、手性、手性碳原子、手性分子、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等。2、含一个手性C化合物旋光异构，Fischer投影式。3、旋光异构体构型表示（R、S）。4、含两个手性C化合物旋光异构。5、有机反应中的立体化学（亲电加成、SN2、E2）。碳链异构位置异构官能团异构互变异构构型异构顺反异构:Z、E旋光异构:对映体、非对映体各种异构现象的归纳：p15原子互相连接的次序不同而引起的。相同的原子连接顺序，不同的空间排列方式引起的。构象异构:交叉式、椅式等。旋光异构又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子间，由于构型的差异而表现出不同的旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。一、基本概念：*物质的旋光性

1、偏振光

旋光性物质使偏振光的振动平面发生偏转的特性叫旋光性右旋“+”左旋“-”物质旋光能力的大小用比旋光度表示。旋光度与测定条件（如温度、波长、浓度、长度等）有关。旋光度浓度盛液管长度

*分子的对称性、手性与旋光活性什么样的物质具有旋光性？

2、手性：手性碳原子：手性分子：

生活中还有其它一些物体也具有手性，如风扇叶片、鞋…等。实物与其镜象不能重合的特征称为手性，有如左右手的关系

与四个不同的原子或基团相连接的碳原子称为手性碳原子或不对称碳原子(用C*表示)。

*≡手性分子—与镜影不能重叠的分子。镜子手性碳原子是构成手性分子的重要原因。2－丙醇可与其镜像重叠，它不是手性分子如何从分子结构上来判断一个化合物是否具有手性?

根本的办法是判断分子是否具有对称因素。无对称因素则是手性分子。

对称因素有:

对称面、对称中心。p108-109如正立方体具有对称面：3、手性与对称因素的关系对称面2-氯丙烷(a)有对称面

2-氯丁烷(b)无对称面Z-1,2-二氯乙烯均有对称面（所有分子都在同一平面）E-1,2-二氯乙烯对称中心←有对称中心通过一点做任意直线、在直线距中心点等距的两端有相同的原子或基团。反-2,4－二甲基－反-1,3－环丁二酸·无对称中心，有对称面，无旋光活性。反－2,4－二甲基-顺－1,3－环丁二酸

具有对称因素的分子不具备手性,无旋光性。不具备对称因素的分子才有旋光异构。二、含一个手性碳原子化合物的旋光异构1、对映体

互为实物与镜像关系的物质。乳酸的对映体乳酸，有二种不同的空间排列，互为镜象，称为对映体。它们化学性质相同，m.p、b.p亦相同，比旋光度数值相等，唯旋光方向相反，其中一个代表“＋”，另一个代表“－”。2、外消旋体

等量对映体的混合物无旋光性，称为外消旋体（+）。－

含一个手性碳的化合物有二个旋光异构体，它们是一对对映体，可组成外消旋体。如

2－羟基丁酸…3、费歇尔投影式

常见的立体图：会画透视式p110纽曼投影式透视式和纽曼投影式画起来不方便，为便于书写，常采用Fischer投影式：

投影规则：

(1)碳链竖放，碳链编号最小的碳原子位于上端。

(2)用交叉的“+”代表手性碳原子。

(3)与手性碳原子相连的横线表示伸向纸面前方的化学鍵。

(4)与手性碳原子相连的竖线表示伸向纸背面的化学健。例如：1、投影式在纸面上旋转90°构型反转，在纸面上旋转180°构型不变。

旋转90°旋转180°对映体构型不变，相同化合物使用Fischer投影式时注意几点：

2、投影式离开纸面翻转，则构型反转。

离开纸面翻转对映体

3、任意两个原子或基团互换奇数次变为它的对映体，互换偶数次构型不变。互换一次互换两次对映体构型不变，相同化合物

4、固定一个基团，另外三个基团按顺时针或逆时针轮换位置，构型不变。顺时针旋转逆时针旋转构型不变，相同化合物熟练掌握由透视式、纽曼投影式转化为Fischer投影式例如：p110、117掌握诀窍！三、旋光异构体构型的表示法1、D、L标记法

1951年前，人为规定用Ⅰ式表示右旋甘油醛，用Ⅱ式表示左旋甘油醛。

Ⅰ

Ⅱ分别命名为：D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛

其它旋光性化合物的构型，则通过与甘油醛相联系的方法来确定。如：注意，所选择的变化过程不要涉及手性C原子的4个化学键。D-(＋)-甘油醛D-(－)-甘油酸D-(－)-乳酸另外，旋光方向与构型之间无必然联系，旋光性只能由旋光仪测出。2、R，S标记法p112

①将与C*

相连的四个不同原子或基团按次序规则排序(p16)，大者在前。如：a>b>c>d。

②将C*按四面体排布，序号最小者d远离观测者，其它三个靠近观测者，并按从大到小顺序绕环，顺时针方向者为R

构型；逆时针方向者为S构型。

R-构型S-构型R、S标记法应用于Fischer投影式：①次序最小的原子或基团d若位于竖向，依次看a、b、c。顺时针轮转为R构型，逆时针轮转为S构型。(R)–乳酸(S)–乳酸②次序最小的原子或基团d若位于横向，依次看a、b、c。顺时针轮转为S构型，逆时针轮转为R构型。(S)–乳酸(R)–乳酸R、S仅表示构型，不代表旋光方向。旋光方向只能由旋光仪测出！四、含有二个手性碳原子化合物的旋光异构1、含有二个不同手性碳原子的化合物

ⅠⅡⅢⅣ四种2-羟基-3-氯丁二酸（氯代苹果酸）的Fischer投影式(2S,3S)-(-)-(2R,3R)-(+)-(2S,3R)-(-)-(2R,3S)-(+)-Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别互为对映体，等量混合物是外消旋体。Ⅰ与Ⅲ或Ⅳ，以及Ⅱ与Ⅲ或Ⅳ也是立体异构体，是非对映体。非对映体旋光度不相同，而旋光方向则可能相同，也可能不相同，其他物理性质都不相同。非对映体：是立体异构体，但不是互为实物和镜像的关系。对映体除旋光方向相反外，其他物理性质都相同。含一个手性C原子的化合物有两个旋光异构体；含两个手性C原子的化合物有四个旋光异构体；含n个手性C原子化合物最多有2n种旋光异构体；它们可以组成2n-1外消旋体。2、含有二个相同手性碳原子的化合物（2,3-二羟基丁二酸或称为洒石酸）

ⅠⅡⅢⅣ(2R,3R)-(+)-(2S,3S)-(-)-内消旋（meso-）p114Ⅰ和Ⅱ互为对映体，Ⅲ和Ⅳ是同一化合物。

Ⅲ与Ⅰ或Ⅱ互为非对映体。Ⅲ为内消旋化合物：有手性中心，但无手性（因有对称面）的化合物。Ⅲ不仅无旋光性，物理性质也与它们不同。由此得出：有手性C原子的分子不一定有旋光性（内消旋体）。*不含手性碳原子的化合物的旋光异构现象取代联苯2,2’-二羧基联苯

p115*取代丙二烯2,3—戊二烯螺环化合物：2,6-二氨基螺[3.3]庚烷总结：有手性C原子的分子不一定有旋光性，有旋光性的分子不一定有手性C原子。五、亲电加成反应的立体化学

(Z)-2-丁烯与溴加成若为顺式加成，应得内消旋体：

实际上得外消旋体…

∴只有反式加成才合理*SN2

的立体化学

Walden转化R-2-氯丁烷水解得S-2－丁醇,构型反转，为什么会这样？

假设按SN1水解会怎样？一对外消旋体练习下列各对化合物中哪些属于结构异构体、对映体、非对映体或是相同的化合物？和(S)-2-溴-丁烷(R)-2-溴-丁烷互为对映体和RRRS(1R,2