2022年河北科技大学有机化学精品教案第六章立体化学.pdf

学习必备欢迎下载第13 次课2 学时上次课复习：几个基本概念Fischer 投影本次课题（或教材章节题目）：第六章立体化学6.4 具有一个手性中心的对映异构6.5 具有两个不同手性碳原子的对映异构6.9 脂环化合物的立体异构教学要求： 1.理解以下基本概念：非对映体、内消旋体、外消旋体2.熟练掌握构型标记3.掌握具有两个不同手性碳原子的对映异构重点： 1. 构型标记2. 具有两个不同手性碳原子的对映异构难点：构型标记教学手段及教具：采用模型、多媒体课件和板书相结合的课堂讲授方法讲授内容及时间分配：第一学时6.4 具有一个手性中心的对映异构6.4.2 构型标记和命名第二学时6.5 具有两个不同手性碳原子的对映异构6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构6.9 脂环化合物的立体异构课后作业（六）（十一）（十二）（十四）（十八）参考资料1 基础有机化学 ，邢其毅、徐瑞秋、周政编，人民教育出版社2 有机化学，胡宏纹主编，高等教育出版社3 有机化学， Morrison Boyd 著4 有机化学，袁履冰主编，高等教育出版社5 Introduction to Organic Chemistry , (Third Ed.), Andrew Streitwieser; C.H. Heathcock 著。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载第六章立体化学【教学目的】 1.理解以下基本概念：非对映体、内消旋体、外消旋体2.熟练掌握构型标记及R/S命名法3.掌握具有两个不同手性碳原子的对映异构【教学重点】构型标记及R/S 命名法，具有两个不同手性碳原子的对映异构【教学难点】构型标记及R/S 命名法，具有两个不同手性碳原子的对映异构【教学时间】 2 学时6.4.2 构型标记和命名一、 D/L 标记法CHOHCH2OHOHCHOHOCH2OHHD-甘油醛L-甘油醛D/L 人为规定只表示构型，不表示旋光方向。由 D-甘油醛得到或生成D-甘油醛，则为D 型。D/L 命名法与一定的局限性，因为有些化合物不易同甘油醛联系，也因为有时采用不同的转化方法，同一化合物可是D 型也可是 L 型。二、 R/S 命名法1970 年国际上根据IUPAC 的建议，构型的命名采用R、S 法，这种命名法根据化合物的实际构型或投影式就可命名。1R、S命名规则：（1）按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察其余三个基团排列位置，如果由大到小的顺序是顺时针方向，则其构型为R（ R 是拉丁文Rectus 的字头，是右的意思） ，若是反时针方向，则构型为S（Sinister,左的意思）。（2）将最小基团放在右手大拇指上，其余三个基团由大到小顺序与手握方向相同为R 型，反之为 S型。CHOHCH2OHOHCHOHOCH2OHHS型C2H5CH3HOH型R型RCOOHHCH3OH型RCH3CHHC2H5CH2型S（3）次序最小的基在底部，顺时针为R 型，逆时针为S 型；次序最小的基在上部，顺时针为S型，逆时针为R 型。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载型SCH3CHHC2H5CH2型R型RC2H5HOHCH3型SCHOHOCH2OHHCHOHCH2OHOH6.5 具有两个手性中心的对映异构6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构（以氯代苹果酸为例来讨论）其 Fischer 投影式如下：HOHHClHOHClHHOHClHHOHHClCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOH(1)(2)(3)(4)对映体对映体m.p173173167167D20 -7.1 +7.1 -9.3 +9.3 ( )m.p145m.p157外消旋体外消旋体非对映体含 n 个不同手性碳原子的化合物，对映体的数目有2 n个。不呈物体与镜象关系的立体异构体叫做非对映体 。分子中有两个以上手性中心时，就有非对映异构现象。非对映异构体的特征：1熔点、沸点、溶解度等）。2比旋光度不同。3旋光方向可能相同也可能不同。4化学性质相似，但反应速度有差异。对映体的等量混合物为外消旋体 。无旋光性。6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构（以酒石酸为例）酒石酸也可以写出四种对映异构体精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载（3） 、 （4）为同一物质，因将（3）在纸平面旋转180即为（ 4） 。因此，含两个相同手性碳原子的化合物只有三个立体异构体。（3） 、 （4）中存在对称面，两个手性碳的构型相反，旋光抵消，分子不具有旋光性。如果一个分子有两个或三个以上手性中心，并有一个内在的对称面，这种分子称为内消旋体 。内消旋体与外消旋体的异同相同点：都无旋光不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两个对映体的等量混合物，可拆分开来。从内消旋酒石酸可以看出，含两个相同手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的。故不能说含手性碳原子的分子一定有手性。6.9 脂环化合物的立体异构环状化合物的立体异构现象比链状化合物复杂，往往顺、反异构和对映异构同时存在。非对映体内消旋体对映体反式顺式HOOCHHCOOHHOOCHCOOHHHOOCCOOHHH对称面对映体ClHClHClHHClClHClHClHHClClHHCl对称面对称面练习： 透视式、楔形式、Newman 投影式互相转变。COOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOH(1)(2)(3)(4)对映体同一物质 20+12-12 00 D（）酒石酸（m）酒石酸外消旋体内消旋体（分子中有对称面）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载6.10 构象对映体（略）6.11 不含手性中心化合物的对映异构( 略) 在有机化合物中，大部分旋光物质都含有一个或多个手性碳原子，但在有些旋光物质的分子中，并不含手性碳原子，如丙二烯型化合物，单键旋转受阻碍的联苯型旋光化合物等。一、丙二烯型化合物如果丙二烯两端原子上各连接两个不同的基团时：由于所连四个取代基两两各在相互垂直的平面上，整个分子没有对称面和对称中心，具有手性，如：2，3-戊二烯的对映异构体如果在任何一端或两端的碳原子上连有相同的取代基，这些化合物都具有对称面，因此不具旋光性。二、单键旋转受阻碍的联苯型化合物在联苯分子中，两个苯环可以围绕中间单键旋转，如果在苯环中的邻位上即2，2 ，6，6位置上引入体积相当大的取代基（-NO2，-COOH 等） ，则两个苯环饶单键旋转就要受到阻碍，以至它们不能处在同一平面上，而必须互成一定的角度。当苯环邻位上连接的两个体积较大的取代基不相同时，整个分子就没有对称面或对称中心，就可能有手性。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载若在一个或两个苯环上所连的两个取代基是相同的，这个分子就有对称面，没有旋光性。NO2COOHNO2NO2对称面三、螺环等其它不含手性碳化合物的对映异构分子不具有对称面和对称中心，（螺环类）有手性，有对映体。分子扭曲类型化合物，分子不具有对称面和对称中心有手性，有对映体。多个苯环组成的螺芳烃由于环的拥挤导致A 环和 B 环不能共平面， 其中之一必然向外跷起来，这种情况也会产生互不重合的镜象异构体。（蔡孟深p43）整个分子中不具有对称面，为手性分子。（邢其毅p260）6.12 对映异构在研究反应机理中的应用（略）研究反应历程就是要彻底弄清楚反应进行的途径，要达到这个目的，就需要弄清楚反应过程中所用原料、过渡态、中间体以及产物的立体形象。一个正确的反应历程应能说明包括立体化学在内的所有实验事实。所以立体化学对反应历程的测定和研究具有重要的意义。下面以 C=C双键上的亲电加成反应来说明立体化学在反应历程研究中的应用。以顺 -2- 丁烯与溴的加成为例，实验结果得到的是外消旋体2，3- 二溴丁烷， 这说明顺 -2-丁烯与溴的加成是反式加成。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -