有机化学课件第四章 立体化学幻灯片.ppt

1、第四章是对映体和立体化学，主要包括平面偏振光的手性和对映体对映体现象与物质的光学活性和分子结构的关系：对称平面、对称轴、对称中心、交替对称轴。含一个手性碳原子的化合物的对映体化含多个手性碳原子的化合物的对映体化环状化合物的立体异构：对映体的拆分和消旋化无手性碳原子的环丙烷和环己烷衍生物的手性合成。光是电磁波，光波的振动方向垂直于光的前进方向。如果光通过像栅栏一样的尼科耳棱镜(偏振器)，不是所有方向的光都能通过，但只有平行于棱镜晶体轴的光才能通过。这样，通过棱镜的光只能在一个方向振动。在一个平面内振动的光被称为平面偏振光，简称偏振光。偏振光和特定旋转，偏振光能否通过第二个尼科耳棱镜(检偏器)取决

2、于两个棱镜的晶轴是否平行，如果平行，它们就能通过；否则，它不会通过。结论：有两种物质：(1)旋光性物质能旋转偏振光振动面的性质称为旋光性；具有光学活性的物质被称为光学活性物质。(2)非光学活性物质没有光学活性的物质称为非光学活性物质。光学活性物质旋转偏振光的角度，称为旋光，用“”表示。旋光 受许多因素影响，如温度、光源、浓度、管道长度等。为了便于比较，比旋度常用来表示：l、t、=、c、a、a、l，其中：旋光仪测量的样品的旋度；c是样品的质量浓度，单位为g. ml1l是盛液管的长度，单位为dm。测试样品测量期间的温度。用于旋光仪的光源波长(通常是钠光，表示为d)。比旋称：液体容器长1分米，被测物

3、质浓度为1克/毫升时的旋光。立体异构是由原子或基团的不同空间排列或取向引起的异构。立体化学是研究三维分子结构和性质的科学。构象异构体(可相互转换)、构型异构体(顺反异构)(可相互转换)、异构体分类、立体异构体定义：由分子中的原子或原子团以相同的顺序连接，但在空间上以不同的方向排列而成的异构体。立体化学的任务是研究分子的立体图像以及与立体图像相关的特殊物理和化学性质。对映体两种模型化合物是彼此的物理对象和镜像，但它们不能重叠。因此，它们是一对异构体，是对映体，被称为对映体。对映异构就像左手和右手之间的关系。左手和右手是彼此的镜像，它们不能重叠。就像左手的手套总是不适合右手。因此，真实物体和镜像不

4、一致的现象也被称为手性。手性分子被称为手性分子(或者：不能与其镜像叠加的分子称为手性分子)。注意：任何化合物都有一个镜像，但大多数物体都可以与其镜像重合。如果一个物体和它的镜像可以重合，那么它们就是同一种物质，它是非手性的，没有对映体。(S)-()-乳酸(R)-(-)-乳酸的对映体性质MP 53 oc MP 53 oc d=3.82d=-3.82 PKA=3.79(25 oc)PKA=3.83(25 oc)，15，15，对映体结构差别不大，用普通的物理或化学方法很难区分。但是，它们对平面偏振光有不同的影响：可以使平面偏振光右转，这叫右旋体；另一种可以使平面偏振光左转，这就是所谓的左手物体。它们

5、以相同的角度旋转。因此，对映体也称为旋光异构体。特点：*1结构：镜子和物体的关系*2内能：相同的内能。*3物理和化学性质在非手性环境中相同，但在手性环境中不同。*4旋光能力为th镜像的不对称性是对映体现象的一个充分必要条件。手性分子和非手性分子，手性：物体和它们的镜像不能重叠的现象。手性源于希腊语cheiros，意为“手”。手性分子：具有手性现象的分子，手性分子，手性碳分子的特征，具有四个不同基团的碳原子的手性中心，手性碳标记，例如：非手性分子，非手性分子：与镜像一致(非手性分子不含手性碳)，例：2，3-丁二醇(有三种立体异构体，每种含有两个手性碳)，对映异构体和非对映异构体，和是彼此的镜像，

6、不重合，所有这些都是手性分子。一和二是彼此的对映体。对映体：一对分子(一种特殊的立体异构体)，它们是镜像，彼此不重合，具有对映体关系3。分子的手性和对称性。对称因子(1)。对称平面：如果有一个平面可以把一个分子分成两部分，一部分是另一部分的镜像，这个平面就是分子的对称平面。对称中心如果分子中有一个点，画一条直线穿过该点，如果在离该点等距的两端有相同的原子，该点称为分子的对称中心。对称轴以假想直线为轴旋转360。/n，得到与原始分子相同的分子。这条线叫做N重对称轴(也叫N阶对称轴)。四重交替对称轴(旋转反射轴)如果一个分子沿该轴旋转90，然后用垂直于该轴的镜子反射该分子，如果获得的镜像可以与原始

7、镜像重合，则该轴是该分子的四重交替对称轴(用S4表示)。结论：a .具有对称平面、对称中心和交替对称轴的分子可以与其镜像重叠，是非手性分子；相反，它是一种手性分子。对称轴不能作为分子是否具有手性的标准。大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有对称轴交替但没有对称面或对称中心的化合物很少。因此，那些既没有对称面也没有对称中心的分子通常可以被判断为手性分子。判断手性分子的基础，S1=S2=i，化合物的三维结构式，实施例1:2-丁醇，三种常用的三维结构表达式，伞形，费歇尔投影式，十字型，主链放置在垂直方向，延伸到后面，不是三维结构式，实施例2: 2，3-丁二醇，主链在同一方向转动，相互镜像。含有手

8、性碳原子的3-丁二醇、和化合物的三种立体异构体的交叉表达。以乳酸为例，它含有一个手性碳原子，具有手性、光学活性和一对对映体。通过发酵获得的乳酸是左旋的，其特定旋转是右旋的，其特定旋转是右旋的。从酸奶中获得的乳酸没有光学活性，它是等量的L-乳酸和D-乳酸的混合物，称为外消旋物(通常称为dl)。外消旋体是混合物。(S)-()-乳酸(R)-()-乳酸()-乳酸MP 53 oc MP 53 oc MP 18 oc d=3.82d=-3.82d=0 PKA=3.79(25 oc)PKA=3.83(25 oc)PKA=3.86(255)您可以沿纸张表面旋转180，但不能旋转90或270。(2)成对交换组的

9、数目不能是奇数，但可以是偶数。配置标签方法：1 .D/L标记法，D-()-甘油醛L-(-)-甘油醛，以甘油醛为基础，用化学方法合成其他化合物，如果不破坏与手性原子的键，甘油醛的原始构型保持不变。实施例：D-(-)-甘油醛，右旋-(-)-乳酸、氢、氧、2。R/S标记法，基团的优先顺序(Cohn-Ingold-Prelog测序规则)，(1)原子序数大的优先，同位素质量大的优先，如：I br cl s p f o n c d与下一个与之相连的原子相比，如：-ch2ch 3-CH3-ch2cl-ch2f-ch2oh-ch2oh-ch2oh(CH3)2-ch2ch(CH3)2，(3)对于不饱和基团，可认

10、为它与同一个原子相连2或2，3-丁二醇的三种立体异构体的名称，非手性分子，S型，S型，(2S，3S)-2，3-丁二醇，R型，R型，S型，S型，(2S，3R)-2，3-丁二醇L标志着相对构型，R和S标志着绝对构型，它能真实地代表某种光活性化合物的构型(R和S)，以及通过与假定的D和L甘油醛结合而确定的构型。注：无论是D、L还是R、S标记法，旋光方向都不能通过其标记构型来判断。因为旋光方向是化合物的固有属性，所以化合物的构型标记只是人为定义的。目前，不可能从化合物的构型准确地判断其旋光方向，这取决于测定。异构体数2n=22=4 (n:手性碳原子数)，1。含两个不同手性碳原子的化合物的对映体聚合。含

11、有两个手性碳原子，1和2，3和4的化合物的对映体化相互之间是对映体关系。1和3或4不能重叠，它们是立体异构的，但它们不是镜像。这种不是镜像的光学异构称为非对映异构。对映体具有不同的光学活性、不同的物理性质和不同的化学性质。红色形式和苏形：一个分子含有两个不对称碳，如果两个氢在费歇尔投影中在同一侧，它被称为红色形式，而在不同侧，它被称为苏形。(I)，(ii)，(iii)，(iv)，(2r，3R)-(-)-赤藓糖醇(2S，3S)-()-赤藓糖醇(2S，3R)-()- suatose (2r，3s)-(-) (R)，(R)，(S)，(S)，(S)，(S)，(S)，Mp D(水)溶解度(g/100ml

12、) pKa1 pKa ()-酒石酸170oc 12.0 139 2.98 4.23 (-)-酒石酸170oc -12.0 139 2.98 4.23以酒石酸为例，1和2，3和4是对映异构体，但仔细观察发现1和2可以重叠，是同一物质。这是因为在1和2分子中有一个对称平面，所以这些分子不是手性的。分子中具有平面对称性且没有光学活性的立体异构体称为中间体。可以看出，分子具有手性中心，但分子不一定具有手性。1和3或4是非对映体。等量的3和4构成外消旋体，但外消旋体是混合物，在性质上不同于中间化合物。一种含有N个不对称碳原子的直链化合物，如果它可能有外消旋旋光异构体，旋光异构体的数目将少于2n。6.判断

13、含手性碳原子单环化合物光学活性的方法。实验表明，单环化合物是否具有光学活性可以通过它们的平面对称性来判断。所有具有对称中心和对称平面的单环化合物都没有光学活性，而它们有光学活性。没有旋转(对称平面)、没有旋转(对称中心)、没有旋转(对称平面)、没有旋转(对称平面)、没有旋转(对称平面)、没有旋转、没有旋转(对称平面)和旋转。对于手性环状化合物，构型不能仅用顺式和反式标记来表示，因此有必要使用R，S标记。例如，(1R，2R)-1，2-环丙烷羧酸，(1S，2S)-1，2-环丙烷羧酸，它是具有上述两种反式异构体的非对映异构体。实施例1:顺式-1，2-二甲基环己烷，旋转120的构象转换器，(1)、(2

14、)和(1)、(1)和(2)都是构象转换器和对映体。能量相等，所以构象分布是(1):(2)=1:1。结论：通过平面分析，该化合物为中间体。通过构象分析，该化合物为外消旋物。结论：(1R，2R)-1，2-二甲基环己烷或(1S，2S)-1，2-二甲基环己烷经平面分析为光学活性化合物。通过构象分析，(1R，2R)-1，2-二甲基环己烷或(1S，2S)-1，2-二甲基环己烷是许多光学构象的混合物。实例3: (1S，2S)-1，2-二甲基环己烷，实例2: (1R，2R)-1，2-二甲基环己烷，R，R，1。具有手性中心的光学异构体，一种对映体已经被拆分，但是光学异构体还没有被拆分(孤对不能作为键。)，此外还有碳、氮、硫、磷、砷等。也可以用作手性中心。七.没有手性碳原子的手性分子，(1)丙二烯型光学异构体，(1)两个双键相连，2 .具有手性轴的光学异构体，(b)一个双键连接一个环(1909年解析)，(c)螺环等，反应温度：118。X=CH3 NO2 COOH OCH3，消旋t1/2，1.50 1.92 1.56 1.45 179分钟125分钟91分钟9.4分钟，半衰期越短，抗旋转性越小。ibr ch3cl no 2 oohnh2och 3 hfh，抗旋转能力下降，光学异构体将在适当的条件下发生外消旋化。例如：n=8，可拆卸，光驱动稳定。当n=9时，它可以分裂，在95.5下半衰期为44