专业有机化学对映异构复习进程.ppt

第第六六章章 对映异构对映异构 第一页，共68页。教学要求教学要求1了解物质的旋光性与分子结构的关系了解物质的旋光性与分子结构的关系2掌握对映异构体的构型表示及掌握对映异构体的构型表示及RS命名命名(mng mng)法。法。3掌握手性、对映体、非对映体、内消旋体、掌握手性、对映体、非对映体、内消旋体、外消旋体等概念；掌握判断分子手性的方法外消旋体等概念；掌握判断分子手性的方法 4掌握掌握Fischer投影的规则以及投影的规则以及Fischer投影式与投影式与 锯架式、锯架式、Newman式的转化。式的转化。5、初步掌握亲电加成反应的立体化学。、初步掌握亲电加成反应的立体化学。第二页，共68页。6-1 异构体的分类异构体的分类(fn li)具有相同具有相同(xin tn)分子式，但具有不同结分子式，但具有不同结构的化合物称为同分异构，它分为两大类。构的化合物称为同分异构，它分为两大类。1、构造、构造(guzo)异构：异构：具有相同的分子式，而分子中各原子结合的顺具有相同的分子式，而分子中各原子结合的顺序不同的异构体。它分为四种：序不同的异构体。它分为四种：1、碳胳异构：碳链不同。、碳胳异构：碳链不同。2、官能团位置异构：官能团位置不同。、官能团位置异构：官能团位置不同。第三页，共68页。3、官能团异构：官能团不同。、官能团异构：官能团不同。(CH3OCH2CH3与与CH3CH2CH2OH)4、互变异构、互变异构(酮式与烯醇式酮式与烯醇式)：不同官能团迅速互变，达到不同官能团迅速互变，达到(d do)平衡。平衡。二、立体二、立体(lt)异构：异构：具有相同的分子式，分子中各原子结合具有相同的分子式，分子中各原子结合(jih)的的顺序相同，但在空间排列的方式不同。立体异构是具顺序相同，但在空间排列的方式不同。立体异构是具有相同的构造、不同构型的异构体。它分为：有相同的构造、不同构型的异构体。它分为：第四页，共68页。1、构象异构：由于分子内单键旋转角度的不同、构象异构：由于分子内单键旋转角度的不同所引起的异构。所引起的异构。2、顺反异构：由于双键、顺反异构：由于双键(shun jin)或环平面或环平面的存在而引起的构型不同。的存在而引起的构型不同。3、对映异构：分子的构型互为实物与镜像的关、对映异构：分子的构型互为实物与镜像的关系。对映异构好比人的左右手关系，二者互为镜像，系。对映异构好比人的左右手关系，二者互为镜像，不能重合。人们把实物和镜像不能重合的现象称为不能重合。人们把实物和镜像不能重合的现象称为手性。具有手性的分子称为手性分子。手性。具有手性的分子称为手性分子。4、非对映异构、非对映异构第五页，共68页。对映异构是指分子式、构造式相同，但构型不同，对映异构是指分子式、构造式相同，但构型不同，且互呈镜像对映关系的立体异构现象。且互呈镜像对映关系的立体异构现象。对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，对映异构体之间的物理性质和化学性质基本相同，但对平面但对平面(pngmin)偏振光的旋转方向不同。偏振光的旋转方向不同。第六页，共68页。例如例如(lr)，丁二烯水合得到两种，丁二烯水合得到两种2-丁醇丁醇在空间的排列上，可以看出在空间的排列上，可以看出(kn ch)他们是不相同的。他们是不相同的。第七页，共68页。两两个个异异构构体体是是互互相相对对映映的的，互互为为物物体体与与镜镜像像关关系系，故故称称为为对对映映异异构构体体。对对映映异异构构体体中中，一一个个使使偏偏振振光光向向右右旋旋转转(xunzhun)，另另一一个个使使偏偏振振光光向向左左旋旋转转(xunzhun)，所以对映异构体又称为旋光异构。，所以对映异构体又称为旋光异构。为什么要研究为什么要研究(ynji)对映异构呢？对映异构呢？1天然有机化合物大多有旋光现象天然有机化合物大多有旋光现象(xinxing)。2物质的旋光性与药物的疗效有关（如左旋物质的旋光性与药物的疗效有关（如左旋维维 生素生素C可治抗坏血病，而右旋的不行）。可治抗坏血病，而右旋的不行）。3用于研究有机反应机理。用于研究有机反应机理。6-2 物质的旋光性物质的旋光性一、平面偏振光和物质的旋光性一、平面偏振光和物质的旋光性第八页，共68页。1平面平面(pngmin)偏偏振光振光 光波光波(gungb)是一种电磁波，它的振动方向与是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。前进方向垂直。在光前进的方向上放一个（在光前进的方向上放一个（Nicol）棱晶或人造偏）棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相振片，只允许与棱晶晶轴互相(h xing)平行的平面上平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光线则振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光线则被挡住。只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，被挡住。只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。简称偏振光或偏光。第九页，共68页。光是一种光是一种(y zhn)电磁波，光波的振动方向与光电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。的前进方向垂直。普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个方普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个方向传播向传播(chunb)的平面光叫偏振光。的平面光叫偏振光。第十页，共68页。2物质物质(wzh)的旋光性的旋光性 能使平面偏振光振动能使平面偏振光振动(zhndng)平面旋转的物平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。光性物质（也称为光活性物质）。第十一页，共68页。2.旋光性：也称光学活性旋光性：也称光学活性(optical activity)物质物质(wzh)能使偏振光发生偏转的性质。能使偏振光发生偏转的性质。结论结论(jiln)：物质有两类：物质有两类：（1）旋光性物质）旋光性物质能使偏振光振动面旋转能使偏振光振动面旋转的性质的性质(xngzh)，叫做旋光性；具有旋光性的物叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。质，叫做旋光性物质。（2）非旋光性物质）非旋光性物质不具有旋光性的物质，叫不具有旋光性的物质，叫做非旋光性物质。做非旋光性物质。第十二页，共68页。3.右旋和左旋右旋和左旋 使偏振光振动平面使偏振光振动平面(pngmin)向右旋转称右旋，向右旋转称右旋，“+”使偏振光振动平面使偏振光振动平面(pngmin)向左旋转称左旋，向左旋转称左旋，“-”第十三页，共68页。4.旋光度（旋光度（observed rotation)旋光活性物质使偏振光振动平面旋光活性物质使偏振光振动平面(pngmin)旋转的角度，用旋转的角度，用“a”表示。它既与物表示。它既与物质的旋光性有关，也与测定的条件有关。质的旋光性有关，也与测定的条件有关。旋光度大小的影响因素：旋光度大小的影响因素：1、温温度度(wnd)2、波波长长 3、溶溶剂剂的的性性质质 4、旋光管的长度旋光管的长度 5、旋光管中物质浓度、旋光管中物质浓度第十四页，共68页。5.比旋光度（比旋光度（specific rotation)为为了了便便于于比比较较，就就要要使使其其成成为为一一个个常常量量，故故用比旋光度用比旋光度来表示：来表示：在在一一定定温温度度和和波波长长（通通常常(tngchng)为为钠钠光光灯灯，波波长长为为589 nm）条条件件下下，样样品品管管长长度度为为1dm，样品浓度为，样品浓度为1gml-1时测得的旋光度。时测得的旋光度。D-钠光源，波长为钠光源，波长为589nm；T-测定测定(cdng)温度，单位为温度，单位为a-实测的旋光度；实测的旋光度；l-样品池的长度，单位为样品池的长度，单位为dm；c-为样品的浓度，单位为为样品的浓度，单位为gml-1。T第十五页，共68页。所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称，例如水为溶剂时，需注明溶剂的名称，例如(lr)，右旋的酒，右旋的酒石酸在石酸在5%的乙醇中其比旋光度为：的乙醇中其比旋光度为：=+3.79 (乙醇，乙醇，5%)。T第十六页，共68页。6-3 对映异构与分子结构对映异构与分子结构(fn z ji u)的关系的关系1、手性碳原子、手性碳原子 人们在研究对映异构现象人们在研究对映异构现象(xinxing)时，发时，发现当一个碳原子连有四个不同的原子或基团时，现当一个碳原子连有四个不同的原子或基团时，这四个原子或基团在空间有两种排列方式。例如，这四个原子或基团在空间有两种排列方式。例如，乳酸乳酸 两种构型不同两种构型不同(b tn)，而且互为实物与镜像，而且互为实物与镜像关系，它们是一对对映异构体。关系，它们是一对对映异构体。第十七页，共68页。特征：特征：（1）、不能完全重叠；（）、不能完全重叠；（2）、呈物体与）、呈物体与镜象关系镜象关系(gun x)（左右手关系（左右手关系(gun x)）。）。物质分子互为实物和镜象关系物质分子互为实物和镜象关系(gun x)（象（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分子的手性。为分子的手性。第十八页，共68页。第十九页，共68页。具有手性（不能与自身的镜象重叠具有手性（不能与自身的镜象重叠(chngdi)）的分子叫做手性分子。）的分子叫做手性分子。分子中连有四种不同基团的碳原子叫做分子中连有四种不同基团的碳原子叫做(jiozu)不不对称碳原子，也叫做对称碳原子，也叫做(jiozu)手性碳原子。用手性碳原子。用C*表示。表示。判断手性碳原子的依据：连有四个不同原子或基判断手性碳原子的依据：连有四个不同原子或基团团(j tun)。凡是含有一个手性碳原子的有机化合物。凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。分子都具有手性，是手性分子。二、手性和对称因素二、手性和对称因素1 1、手性与旋光性、手性与旋光性第二十页，共68页。平面偏振光通过非手性分子如乙醇、丙酮等时，平面偏振光通过非手性分子如乙醇、丙酮等时，偏光的传播方向不受影响。偏光的传播方向不受影响。但偏光通过手性分子如乳酸但偏光通过手性分子如乳酸(r sun)时，偏光时，偏光的振动平面会旋转一定角度。的振动平面会旋转一定角度。手性分子使偏光振动平面旋转的性质叫做物质手性分子使偏光振动平面旋转的性质叫做物质的旋光性。具有旋光性的物质称为旋光物质或光学的旋光性。具有旋光性的物质称为旋光物质或光学活性物质。活性物质。2 2、手性与对称性、手性与对称性第二十一页，共68页。手性是指实物与它的镜像不能重合的特性，具有手手性是指实物与它的镜像不能重合的特性，具有手性的分子叫做手性分子。手性分子必然有旋光性。有旋性的分子叫做手性分子。手性分子必然有旋光性。有旋光性的分子必定光性的分子必定(bdng)是手性分子。分子的手性与分是手性分子。分子的手性与分子对称因素有关。涉及分子对称的因素有以下四种。子对称因素有关。涉及分子对称的因素有以下四种。（1）对称面：设想有一个平面，它把一个分子分）对称面：设想有一个平面，它把一个分子分成互为实物和镜像的两半成互为实物和镜像的两半(lin bn)，这个平面叫做，这个平面叫做对称面，用对称面，用表示。表示。第二十二页，共68页。某一平面将分子分为两半某一平面将分子分为两半(lin bn)(lin bn)，就象一，就象一面镜子，实物（一半）与镜象（另一半）彼此可以面镜子，实物（一半）与镜象（另一半）彼此可以重叠，则该平面是对称面。重叠，则该平面是对称面。第二十三页，共68页。凡具有对称凡具有对称(duchn)面的化合物是非手性的，面的化合物是非手性的，它无对映异构体和旋光性。它无对映异构体和旋光性。（2）对称中心：若分子中有一点）对称中心：若分子中有一点P，通过，通过(tnggu)P点画任河直线，在距离点画任河直线，在距离P点等距离的点等距离的两端有相同的原子，则两端有相同的原子，则P点为对称中心，用点为对称中心，用i表示。表示。第二十四页，共68页。凡具有凡具有(jyu)对称中心的化合物是非手性的，对称中心的化合物是非手性的，它无对映异构体和旋光性。它无对映异构体和旋光性。第二十五页，共68页。（3）对称轴：若分子中有一条直线，以此直线为轴）对称轴：若分子中有一条直线，以此直线为轴旋转旋转360/n(n为整数为整数)后，得到后，得到(d do)与原来分子相同与原来分子相同的图象。这条直线叫做该分子的的图象。这条直线叫做该分子的n重旋转轴。用重旋转轴。用C n表表示。具有对称轴的分子大多数是非手性的，也有少数示。具有对称轴的分子大多数是非手性的，也有少数是手性的。是手性的。第二十六页，共68页。（4）更替对称轴：若分子中有一条直线，以此直线）更替对称轴：若分子中有一条直线，以此直线为轴旋转为轴旋转360/n(n为整数为整数(zhngsh)后，再用一垂后，再用一垂直于该轴的镜面将分子反射，得到原来相同的图形，直于该轴的镜面将分子反射，得到原来相同的图形，这条直线叫做更替对称轴。这条直线叫做更替对称轴。凡具有更替凡具有更替(gngt)对称轴化合物是非手性的，对称轴化合物是非手性的，它无对映异构体和旋光性。它无对映异构体和旋光性。第二十七页，共68页。分子具有分子具有(jyu)手性的必要和充分条件是：手性的必要和充分条件是：无对称面、无对称中心、无更替对称轴。三者缺无对称面、无对称中心、无更替对称轴。三者缺一不可。一不可。小结小结(xioji)：有对称面、对称中心、：有对称面、对称中心、n 重交替对重交替对称轴的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，称轴的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。为手性分子。至于对称轴并不能作为分子至于对称轴并不能作为分子(fnz)(fnz)是否具有是否具有手性的判据。手性的判据。第二十八页，共68页。6-4 含一个含一个(y)手性碳原子化合物的对映异构手性碳原子化合物的对映异构1、对映异构体的特点、对映异构体的特点(tdin)含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，有两种不同的构型，且互为物体与镜象关系的立体异有两种不同的构型，且互为物体与镜象关系的立体异构体，称为对映异构体简称为对映体。构体，称为对映异构体简称为对映体。对映异构体都有旋光性，其中对映异构体都有旋光性，其中(qzhng)一个是左一个是左旋的，一个是右旋的。所以对映异构体又称为旋光异旋的，一个是右旋的。所以对映异构体又称为旋光异构体。对映异构体的特点构体。对映异构体的特点1、对映异构体的物理性质、化学性质相同，难以、对映异构体的物理性质、化学性质相同，难以用化学方法区别。用化学方法区别。2、对映异构体的比旋光度相同，方向相反。、对映异构体的比旋光度相同，方向相反。第二十九页，共68页。3、对映异构体的生理作用往往、对映异构体的生理作用往往(wngwng)不同不同。4、等量的对映异构体混合得到、等量的对映异构体混合得到(d do)外消旋外消旋体，用体，用“”表示。外消旋体的旋光性表现为无旋光。表示。外消旋体的旋光性表现为无旋光。二、对映异构体构型表示二、对映异构体构型表示(biosh)方法方法 对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔（和费歇尔（EFischer）投影式表示，）投影式表示，第三十页，共68页。1 1、立体、立体(lt)(lt)结构式（楔形式和透视式）：结构式（楔形式和透视式）：分别用两根实线表示处于平面分别用两根实线表示处于平面(pngmin)上上的基团，楔形键表示伸向前方的基团，虚线表示的基团，楔形键表示伸向前方的基团，虚线表示伸向后方的基团。伸向后方的基团。特点：空间关系清楚，立体感强，但书写特点：空间关系清楚，立体感强，但书写(shxi)费时。费时。第三十一页，共68页。2、Fischer（费歇尔）投影（费歇尔）投影(tuyng)式：式：第三十二页，共68页。（1）投影原则：）投影原则：A、把手性碳置于纸平面或黑板平面，四个键按、把手性碳置于纸平面或黑板平面，四个键按交叉交叉(jioch)的的“十十”字排列，横竖两条直线的交字排列，横竖两条直线的交叉叉(jioch)点代表手性碳原子。点代表手性碳原子。B、“横前竖后横前竖后”，即横线上的两个基团伸向前，即横线上的两个基团伸向前方，竖线线上的两个基团伸向后方。方，竖线线上的两个基团伸向后方。C、主碳链竖向排列，把氧化态高的碳原子放在、主碳链竖向排列，把氧化态高的碳原子放在碳链的顶端。碳链的顶端。第三十三页，共68页。（2）使用）使用Fischer（费歇尔）投影（费歇尔）投影(tuyng)式注意：式注意：A、投影、投影(tuyng)式式在纸平面上旋转在纸平面上旋转n180，其构型保持，其构型保持不变；不变；B、投影、投影(tuyng)式不能在纸平面旋转式不能在纸平面旋转90的奇数倍；的奇数倍；C、投影式不能离开纸面翻转、投影式不能离开纸面翻转180；D、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另三个基团的位置，不会改变原构型。针调换另三个基团的位置，不会改变原构型。第三十四页，共68页。E、投影式中任何两个基团、投影式中任何两个基团(j tun)互换奇数数次位置，互换奇数数次位置，得到它的对映异构体，互换偶数次得到它本身。得到它的对映异构体，互换偶数次得到它本身。第三十五页，共68页。三、对映异构体构型的标记三、对映异构体构型的标记(bioj)方法方法1、D/L法：法：在在1951年前，由于缺乏实验方法测得对映体的真年前，由于缺乏实验方法测得对映体的真正构型，即绝对构型，人们采取人为规定的方法，选正构型，即绝对构型，人们采取人为规定的方法，选用含有手性碳原子的甘油醛作为用含有手性碳原子的甘油醛作为(zuwi)标准，规定：标准，规定：羟基在手性碳原子的右边，用羟基在手性碳原子的右边，用D表示，羟基在手性碳表示，羟基在手性碳原子的左边，原子的左边，L表示。表示。D、L表示表示(biosh)构型构型 D-(+)-甘油醛甘油醛 L-(-)-甘油醛甘油醛+、-表示旋光性表示旋光性 第三十六页，共68页。其它旋光物质的构型通过化学转变方法与甘其它旋光物质的构型通过化学转变方法与甘油醛联系起来，确定其结构油醛联系起来，确定其结构(jigu)。在化学转变。在化学转变过程中，如果连接在手性碳原子上的过程中，如果连接在手性碳原子上的4个键没有断个键没有断裂，反应后的手性碳构型不变。例如裂，反应后的手性碳构型不变。例如 D-（+）-甘油醛甘油醛 D-（-）-甘油酸甘油酸2、R/S法：法：R/S法是法是1970年根据年根据IUPAC建议而采用的系统命建议而采用的系统命名法。它是通过化合物的真实构型或投影式标记。该名法。它是通过化合物的真实构型或投影式标记。该法需要用到法需要用到“次序次序(cx)规则规则”。第三十七页，共68页。R/S法的主要法的主要(zhyo)内容：内容：A、将手性碳原子所连接的、将手性碳原子所连接的4个基团（个基团（a、b、c、d）按照次序规则）按照次序规则(guz)abcd排列。排列。B、将次序规则中次序最小的基团、将次序规则中次序最小的基团(j tun)（d）放在观察者最远处，其它）放在观察者最远处，其它3个基团个基团(j tun)a、b、c指向观察者。指向观察者。C、如果、如果abc为顺时针方向，其构型为为顺时针方向，其构型为R构型构型（R是拉丁文是拉丁文Rectus的字头，是右的意思）的字头，是右的意思）；如果；如果abc为反时针方向，其构型为为反时针方向，其构型为S构型（构型（Sinister,左左的意思）的意思）。第三十八页，共68页。例题例题(lt)1(1)次序规则：次序规则：OH COOHCH3H(2)观察观察(gunch)方向方向OH COOHCH3的顺序为顺时针，的顺序为顺时针，其构型为其构型为R-R-2-羟基羟基(qingj)丙酸丙酸第三十九页，共68页。(1)次序规则：次序规则：OH COOHCH2OHH(2)观察观察(gunch)方向方向(3)OH COOHCH2OH为顺时针，为顺时针，其构型为其构型为R-名称名称(mngchng)：R-2,3-二羟基丙酸。二羟基丙酸。第四十页，共68页。3、直接从投影、直接从投影(tuyng)式确定式确定R/S构型（简便方法）构型（简便方法）规则：（规则：（1）当按次序）当按次序(cx)规则最小的基团规则最小的基团d位位于费歇尔投影式的横向，于费歇尔投影式的横向，abc为顺时针者，其为顺时针者，其构型为构型为S型；型；abc为反时针者，其构型为为反时针者，其构型为R型。型。（2）当按次序规则最小的基团）当按次序规则最小的基团(j tun)d位于费位于费歇尔投影式的纵向，歇尔投影式的纵向，abc为顺时针者，其构型为顺时针者，其构型为为R型；型；abc为顺时针者，其构型为为顺时针者，其构型为S型。型。第四十一页，共68页。（1）H在纵线上。在纵线上。(2）Cl C2H5CH3为反时针为反时针(shzhn)，因此，为，因此，为S-构型构型 名称：名称：S-2-氯丁烷氯丁烷（1）H在横线上。在横线上。（2）OHCHOCH2OH为反时针，为为反时针，为R-构型名构型名称称(mngchng)：R-2,3-二二羟基丙醛羟基丙醛第四十二页，共68页。第四十三页，共68页。4、含有两个、含有两个(lin)手性碳原子的费歇尔投影式手性碳原子的费歇尔投影式 C2：（：（1）H在横线上在横线上 （2）ClCH(Cl)C2H5CH3 为顺时针为顺时针(shzhn)，构型，构型S C3：（：（1）H在横线上在横线上 （2）ClCH(Cl)CH3C2H5 为反时针为反时针(shzhn)，构型，构型R 名称：（名称：（2S，3R）-2,3-二氯戊烷二氯戊烷.6-5 含有含有(hn yu)两个手性碳化合物的对映异构体两个手性碳化合物的对映异构体 含一个手性碳原子的化合物有一对对映体，那么含一个手性碳原子的化合物有一对对映体，那么含有两个手性碳原子的化合物有多少个对映异构体呢含有两个手性碳原子的化合物有多少个对映异构体呢？第四十四页，共68页。1、两个、两个(lin)手性碳原子不相同手性碳原子不相同以以3-羟基羟基(qingj)-2-氯丁二酸氯丁二酸为例为例 2R,3R 2S,3S 2R,3S 2S,3R 与与，与与，分别是两对对映异构体，可，分别是两对对映异构体，可以分别组成两种外消旋体。以分别组成两种外消旋体。与与、，与与、虽然构造式相同，但它们不是虽然构造式相同，但它们不是(b shi)实物与镜实物与镜像的关系，它们为非对映异构体。像的关系，它们为非对映异构体。第四十五页，共68页。含含n个不同个不同(b tn)手性碳原子的化合物，对手性碳原子的化合物，对映体的数目有映体的数目有2 n个，外消旋体的数目个，外消旋体的数目2 n-1个。个。第四十六页，共68页。非对映体：非对映体：定义：不呈物体与镜象关系的立体异构体叫定义：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。有非对映异构现象。非对映异构体的特征：非对映异构体的特征：1 物理性质不同物理性质不同(b tn)（熔点、沸点、溶解（熔点、沸点、溶解度等）。度等）。2 比旋光度不同比旋光度不同(b tn)。3 旋光方向可能相同也可能不同旋光方向可能相同也可能不同(b tn)。4 化学性质相似，但反应速度有差异。化学性质相似，但反应速度有差异。二、含两个二、含两个(lin)相同手性碳原子的化合相同手性碳原子的化合物物 酒石酸、酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子二氯丁烷等分子(fnz)中含中含有两个相同的手性碳原子。有两个相同的手性碳原子。第四十七页，共68页。2R，3R 2S，3S 2R，3S 2R，3S 与与是一对是一对(y du)对映异构体，可以组成一对映异构体，可以组成一种外消旋体。由于种外消旋体。由于与与在分子内有对称面，可以在分子内有对称面，可以完全重合，是同一种构型，是内消旋体。完全重合，是同一种构型，是内消旋体。第四十八页，共68页。（3）、（）、（4）为同一物质，因将（）为同一物质，因将（3）在纸平面）在纸平面(pngmin)旋转旋转180即为（即为（4）。因此，含两个相）。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，少同手性碳原子的化合物只有三个立体异构体，少于于2 n个，外消旋体数目也少于个，外消旋体数目也少于2 n-1个。个。第四十九页，共68页。比较内消旋体与外消旋体的异同比较内消旋体与外消旋体的异同 相同点：都不旋光相同点：都不旋光 不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两个两个(lin)对映体的等量混合物，可拆分开来。对映体的等量混合物，可拆分开来。含个手性碳原子的化合物，分子不一定是手性含个手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的。不能说含手性碳原子的分子一定有手性。的。不能说含手性碳原子的分子一定有手性。三、三、Fischer式、锯架式式、锯架式(ji sh)、Newman式之间的关系式之间的关系 Fischer式与锯架式、式与锯架式、Newman式之间可以式之间可以(ky)通过下列形式转换通过下列形式转换第五十页，共68页。Fischer式与锯架式式与锯架式(ji sh)、Newman式之间的转换式之间的转换第五十一页，共68页。请将该化合物表示为锯架式请将该化合物表示为锯架式(ji sh)和和Fischer投影式投影式第五十二页，共68页。Fischer式与锯架式式与锯架式(ji sh)、Newman式之间的转换式之间的转换第五十三页，共68页。6-6 环状化合物的立体环状化合物的立体(lt)异构异构 环状化合物的立体环状化合物的立体(lt)异构现象比较复杂，异构现象比较复杂，既有顺反异构，又有对映异构。既有顺反异构，又有对映异构。1、环丙烷、环丙烷(bn wn)衍衍生物生物（1R，2S）（1R，2R）（1S，2S）顺式顺式 反式反式 熔点熔点139 熔点熔点175第五十四页，共68页。I-IV四个化合物中各有两个四个化合物中各有两个(lin)手性手性碳碳 当当A、B相同时，相同时，I和和 II为内消旋体为内消旋体 当当A、B不同时，不同时，I和和II为对映异构体为对映异构体 对于对于III和和IV，则无论，则无论A、B是否相同，是否相同，III和和IV均为一对对映异构体均为一对对映异构体第五十五页，共68页。2.偶数偶数(u sh)环的情况环的情况思考：思考：A=B 和和 A B两种情况两种情况(qngkung)有何有何不同？不同？第五十六页，共68页。二、环己烷衍生物二、环己烷衍生物1、1，2-二取代二取代(qdi)环己烷衍生环己烷衍生物物（1R，2S）（1R，2R）（1S，2S）顺式顺式 反式反式第五十七页，共68页。（1R，2S）（1R，2R）（1S，2S）顺式顺式 反式反式2、1，3-二取代二取代(qdi)环己烷衍生物环己烷衍生物第五十八页，共68页。3、1，4-二取代二取代(qdi)环己烷衍生环己烷衍生物物 顺式顺式 反式反式其它其它(qt)环状化合物的立体异构情况类似。环状化合物的立体异构情况类似。第五十九页，共68页。第六十页，共68页。6-7 不含手性碳原子化合物的对映异构不含手性碳原子化合物的对映异构 在有机化合物中，有些旋光性物质的分子并在有机化合物中，有些旋光性物质的分子并不含有不含有(hn yu)手性碳原子。常见的有下列几类。手性碳原子。常见的有下列几类。1、丙二烯型化合物、丙二烯型化合物 如果丙二烯两端碳原子上各连两个如果丙二烯两端碳原子上各连两个(lin)不不同基团时，由于所连四个基团两两各在相互垂直的同基团时，由于所连四个基团两两各在相互垂直的平面上，分子没有对称面和对称中心，因而有手性。平面上，分子没有对称面和对称中心，因而有手性。第六十一页，共68页。第六十二页，共68页。如如2，3-戊二烯就已分离戊二烯就已分离(fnl)出对映异构体。出对映异构体。二、单键二、单键(dn jin)旋转受阻碍的联苯型化合物旋转受阻碍的联苯型化合物 见见P134第六十三页，共68页。当一个苯环当一个苯环(bn hun)对称取代时（即对称取代时（即邻位两个取代基相同时）邻位两个取代基相同时），分子无手性。，分子无手性。第六十四页，共68页。6-9 亲电加成反应亲电加成反应(ji chn fn yn)的立体化学的立体化学 烯烃亲电加成反应的历程可通过加成反应的烯烃亲电加成反应的历程可通过加成反应的立体化学实验立体化学实验(shyn)事实来证明，我们以事实来证明，我们以2-丁丁烯与溴的加成为例进行讨论。实验烯与溴的加成为例进行讨论。实验(shyn)结果结果如下：如下：第六十五页，共68页。2-丁烯与溴的加成的立体化学事实丁烯与溴的加成的立体化学事实(shsh)说明，说明，加溴的第一步不是形成碳正离子：加溴的第一步不是形成碳正离子：若是形成碳正离子的话，因碳正离子为平面构型，若是形成碳正离子的话，因碳正离子为平面构型，溴负离子可从平面的两面进攻碳正离子，其产物溴负离子可从平面的两面进攻碳正离子，其产物(chnw)就不可能完全是外消旋体，也可能得到内消就不可能完全是外消旋体，也可能得到内消旋体，这与实验事实不符。实验事实是：顺旋体，这与实验事实不符。实验事实是：顺 2-丁烯丁烯与溴的加成的产物与溴的加成的产物(chnw)完全是外消旋体。完全是外消旋体。第六十六页，共68页。用生成溴鎓离子用生成溴鎓离子(lz)中间体历程可很好的解释中间体历程可很好的解释上述立体化学事实。上述立体化学事实。第六十七页，共68页。反反-2-丁烯与溴加成同上讨论丁烯与溴加成同上讨论(toln)，产物为内消旋体。，产物为内消旋体。上述顺上述顺-2-丁烯与溴加成主要得到外消旋体产丁烯与溴加成主要得到外消旋体产物的反应是有立体选择性的反应。凡是一个反应物的反应是有立体选择性的反应。凡是一个反应能产生几种能产生几种(j zhn)非对映异构体的可能而主要非对映异构体的可能而主要只产生一种时称为有立体选择性的反应。只产生一种时称为有立体选择性的反应。其他烯烃与溴的加成均为反式加成，但其立体选择其他烯烃与溴的加成均为反式加成，但其立体选择性与反应条件有一定性与反应条件有一定(ydng)的关联，见的关联，见P139140。第六十八页，共68页。