食品化学第二章有机化学基础第一节有机化合物结构及其层次.ppt

1、2.1 有机化合物结构及其层次 2.1.1 概述 一、有机化合物及有机化学反应 有机化合物：由有限多种元素（以碳为主）通过共价键构成的一大类物质。 特点：多原子，大分子量，复杂的结构； 低沸点、低熔点、低溶解度（在水中）、易挥发性； 反应速度慢，副产物多； 二、有机化合物结构的基本特点 （1）以碳原子的相互连接为基本骨架； （2）碳原子以四价与自身或其它原子结合，碳原子的四价是立体的； （3）碳原子与其它原子通过共价键结合，这种结合具有方式多、结合能大、极性低的特点； （4）有机化合物的化学性质主要由其结构中的官能团决定。,2.1.2 有机化合物基本结构层次,图2.1 有机化合物结构层次及相关

2、内容,2.1.3 有机化合物的构造 一、构造的定义：有机化合物分子中原子和原子之间的连接顺序和方式。当组成相同，连接顺序和方式不同时形成的不同分子互称构造异构体。如组成为C6H12的有机化合物：,二、构造的特点： 1.反映了分子的组成；2.反映了分子基本的结构形式 2.可以用平面表示。 三、构造异构的类型 1.骨架异构2.支链异构3.位置异构4.官能团异构等,2.1.4 有机化合物的构型 一、构型的概念、类型及基本内容 （1）概念：有机化合物分子中原子或基团在空间特定的排布方式。 （2）构型形成的原因：共价键的稳定性,（3）构型的特点： a.在构造的基础上形成,b.空间的、立体的；有平面的方式

3、难以表达 (4) 构型的类型及基本内容,二、顺反异构 （一）顺反异构的类型,（二）双键顺反异构 （1）定义及条件 定义：由于原子或基团在双键两边排列方式不同而导致的异构现象。 条件：a.双键的存在：,b.双键原子上具有两个不同的原子或基团,（2）构型的确定 顺/反确定法：相同基团在同一边为顺，在两边为反；,E/Z确定法：优先基团在同一边的为“Z”，在两边的为“E”。 次序规则： 1.原子序数优先：-I -Br-Cl-SCH3-SH-F-CH3-OH-NO2 -N(CH3)2 -NH3 -C(CH3)3 -C(CH3)2 -CH2CH3 -CH3 -D -H ： 2.同元素原子形成的基团逐层比较

4、：-CH2OH -C(CH3)3 -CH2(CH2)8CH3 3.重键可看作同数单键,（三）环顺反异构 （1）定义及条件 定义：由于不同原子或基团在环上下不对称分布而导致的构型异构。 条件：a.环的存在（在考虑顺反异构时，环均作平面处理） b.环上至少有两个非氢的原子或基团,（2）构型的确定：一般按顺/反法确定构型（两个非氢基团在同一边的为顺，在两边的为反。,三、对映异构 （一）对映异构的定义及基本内容 （1）定义及条件 定义：对映异构也叫旋光异构，即由于分子具有手性而产生的异构现象。旋光是手性分子表现出的一种物理现象。 手性：即是分子的不对称性，是分子缺少某些对称元素的表现，是产,生对映异构

5、的必要充分条件，也是分子具有旋光性的必要充分条件。对映异构的所有内容都是围绕分子手性而展开的。 （2）对映异构的基本内容,(二）分子手性的判断 反证法，由分子是否具有对称元素判断其是否具有手性。对称元素主要包括对称轴、对称面和对称中心。 （1）对称轴：假设分子中有一直线（轴），当分子围绕这条线旋转某一角度得到的形象与原先的形象完全相同时，这条线就是该分子的对称轴。对称轴旋转的角度被360除所得的商称为该对称轴的阶数，某阶数的对称轴用Cn表示。如：,当分子结构发生变化时，对称轴的种类和数量会发生变化。如：,（2）对称面：假设分子中有一个将该分子切为两部分的面，当被切开的两部分是完全对称（即由一部

6、分的某原子或基团出发，在平面另一侧等距离处可以找到相同的原子或基团）时，将此面叫做该分子的对称面，用“”表示。如：,（3）对称轴：假设分子中有一个点，当分子中任何一个原子或基团与此点之间连线时，在其反向延长线的等距离处出现同样的原子或基团，则此点为此分子的对称中心，用“i”表示。如：,分子手性的基本判断：当一个分子中既无对称面，又无对称中心时，此分子为手性分子。 判断下列分子有无手性：,（三）手性分子形成的基础及类型 （1）含手性中心（手性原子）的手性分子 a.含手性C（带有四个不相同基团的C，C*）如：,b.含手性N如：,另外还有手性Si、手性S及许多金属离子都可以形成手性中心。,（2）含手

7、性轴的手性化合物 手性轴：分子中有一条虚拟的轴，当分子结构围绕此轴呈不对称排列时，可能导致分子具有手性，将此轴称为手性轴。如：,（3）含手性面的化合物 手性面：在分子中有一个假设的平面，当分子结构围绕此平面呈不对称排列时可能导致分子具有手性，将此平面称为手性面。如：,（四）手性分子构型的确定 （1）相对构型（D/L）确定法,单糖及氨基酸的相对构型规定：,（2）绝对构型（R/S）确定法 分大小：按照次序规则排列手性原子上四个不同基团的优先顺序； 找位置：根据最不优先基团离视线最远的原则，确定观察位置； 定方向：离视线近的三个基团由大至小顺时针为“R”，逆时针为“S”。,（五）分子手性与旋光性的差

8、别 当一种有机化合物的分子具有手性时，不一定对外表现有旋光性；具有手性的分子是否具有旋光性决定于其中所含基团极化度的差别。具有旋光性的分子，其结构必然是具有手性的。 （六）对映异构体、非对映异构体的性质 （a)物理性质： 旋光性是区分对映异构体典型的物理参数，对映异构体的比旋光度绝对值相同，方向相反；对映异构体其它的物理性质（MP、BP、折光、溶解度等）相同； 非对映异构体的物理性质互有差别； 对映异构体等量混合物为外消旋体，对外不旋光； 内消旋体是分子内部手性单位旋光性相互抵消的结果。 （b)化学性质 手性条件下对映异构体的化学性质不同；非手性条件下对映异构体的化学性质相同； 非对映异构体的化学性质不同；,2.1.5 构象 （1）构象的概念及对构象的理解 概念：分子内的原子团围绕单键不完全自由旋转时所形成的空间形象； 理解：不自由旋转是形成构象能量差的根本原因； 构象数目的无限性和典型构象数目的有限性 构象的不可分与构象异构体