旋光异构 有机化学幻灯片.ppt
旋光异构 有机化学第1页，共41页，编辑于2022年，星期六碳链异构位置异构官能团异构互变异构构型异构构象异构顺反异构旋旋光异构光异构同分异构的种类：同分异构的种类：第2页，共41页，编辑于2022年，星期六 旋光异构旋光异构又称对映异构或光学异又称对映异构或光学异构，是指两个分子或多个分子由于构构，是指两个分子或多个分子由于构型的差异而表现出的不同旋光性能的型的差异而表现出的不同旋光性能的现象，这些分子互为旋光异构体。现象，这些分子互为旋光异构体。第3页，共41页，编辑于2022年，星期六 5.1 5.1 物质的旋光性物质的旋光性一、偏振光一、偏振光 光源光源尼科尔棱镜尼科尔棱镜偏光偏光水或酒精等水或酒精等 乳酸或葡萄糖等乳酸或葡萄糖等第4页，共41页，编辑于2022年，星期六 *能使偏光旋转的能使偏光旋转的物质物质，叫做，叫做 旋光性物质或光学活性物质。旋光性物质或光学活性物质。*能能使偏光使偏光旋转的旋转的性质性质，叫做，叫做物质的物质的旋光性旋光性第5页，共41页，编辑于2022年，星期六二、旋光度二、旋光度 1 1、旋光仪、旋光仪光源光源起偏镜起偏镜盛液管盛液管检偏镜检偏镜方向：方向：使偏光顺时针旋转使偏光顺时针旋转-右旋光，用右旋光，用 +表示表示 使偏光逆时针旋转使偏光逆时针旋转-左旋光，用左旋光，用 -表示表示角度：角度：偏光偏转的角度偏光偏转的角度-旋光角旋光角2 2、旋光度、旋光度 旋光角附上旋光方向叫旋光度，用旋光角附上旋光方向叫旋光度，用 表示。表示。第6页，共41页，编辑于2022年，星期六用于比较物质旋光能力的大小用于比较物质旋光能力的大小三、比旋光度三、比旋光度溶液：溶液：液体：液体：（1 1）推测未知物）推测未知物（2 2）求未知物浓度）求未知物浓度注意单位！注意单位！第7页，共41页，编辑于2022年，星期六问题：问题：有一物质的水溶液其浓度为有一物质的水溶液其浓度为0.05g0.05gmLmL-1-1，在，在2525时，时，放入长度为放入长度为100cm100cm的盛液管中，钠光为光源，测得其旋光的盛液管中，钠光为光源，测得其旋光度为度为-4.64-4.64，问：，问：（1 1）此物质的比旋光度为多少？）此物质的比旋光度为多少？（2 2）同样的溶液若放在）同样的溶液若放在10cm10cm长的盛液管中，比旋光度又长的盛液管中，比旋光度又 为多少？旋光度呢？为多少？旋光度呢？第8页，共41页，编辑于2022年，星期六5.2 5.2 物质的旋光性物质的旋光性与分子结构与分子结构 的关系的关系一、手性和手性分子一、手性和手性分子1 1、手性、手性实物与其镜象实物与其镜象不能重合的特征称不能重合的特征称为为手性手性，有如左，有如左右手的关系。右手的关系。第9页，共41页，编辑于2022年，星期六2 2、手性分子、手性分子任何一个不能和它的镜象完全重叠的分子是手性分子！任何一个不能和它的镜象完全重叠的分子是手性分子！镜子第10页，共41页，编辑于2022年，星期六2丙醇可与其镜像重叠，它不是手性分子第11页，共41页，编辑于2022年，星期六*与四个不同的原子或基团相连的碳原子称为与四个不同的原子或基团相连的碳原子称为手性碳原子手性碳原子或不对称碳原子或不对称碳原子(用用C C*表示表示)。*手性分子有旋光性手性分子有旋光性*第12页，共41页，编辑于2022年，星期六 如如何何从从分分子子结结构构上上来来判判断断一一个个化化合合物物是是否否具具有有手手性性?根根本本的的办办法法是是判判断断分分子子是是否否具具有有对对称称因因素素。对对称称因因素素有有对对称称面面、对对称称轴轴、对称中心对称中心。二、手性与对称因素的关系二、手性与对称因素的关系第13页，共41页，编辑于2022年，星期六.正正立立方方体体具具有有9 9个个对对称称面面（未未全全部部画画出出）球球体体具具有有无无数数个个对称面对称面对称面对称面第14页，共41页，编辑于2022年，星期六2-2-氯丙烷氯丙烷 有对称面有对称面 2-2-氯丁烷氯丁烷 无对称面无对称面第15页，共41页，编辑于2022年，星期六E-1,2-二氯乙烯Z-1,2-二氯乙烯有对称面第16页，共41页，编辑于2022年，星期六对称中心对称中心有对称中心有对称中心 通过一点做任意直线、在直线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距中心点等距的两端有相同的原子或基团或基团 反反-2.4-2.4二甲基反二甲基反-1.3-1.3环丁二酸环丁二酸 第17页，共41页，编辑于2022年，星期六无对称中心，无对称中心，有对称面。有对称面。反反2,42,4二甲基顺二甲基顺1,31,3环丁二酸环丁二酸 第18页，共41页，编辑于2022年，星期六 不具备对称因素不具备对称因素的分子为手性分的分子为手性分子，有旋光性。子，有旋光性。产生旋光性的根本原因是分子产生旋光性的根本原因是分子结构的不对称性！结构的不对称性！第19页，共41页，编辑于2022年，星期六5.3 5.3 含一个手性碳原子化合物的旋光异构含一个手性碳原子化合物的旋光异构一、对映体一、对映体 乳乳 酸酸 的的 对对 映映 体体第20页，共41页，编辑于2022年，星期六 乳乳酸酸，空空间间有有二二种种不不同同排排列列。互互为为镜镜象象，称称为为对对映映体体。其其一一能能使使偏偏光光右右旋旋，称称右右旋旋体体；其其二二能能使使偏偏光光左左旋旋，称称左旋体左旋体。左旋体左旋体与与右旋体右旋体：分子组成相同，化学性质：分子组成相同，化学性质相同，相同，m.pm.p、b.pb.p亦相同，比旋光度数值相等，唯旋亦相同，比旋光度数值相等，唯旋光方向相反光方向相反这样的异构现象称为这样的异构现象称为旋光异构旋光异构。第21页，共41页，编辑于2022年，星期六二、外消旋体二、外消旋体 等量对映体的混合物无旋光性，称为等量对映体的混合物无旋光性，称为外消旋体。外消旋体。含一个手性碳的化合物有二个旋光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，可组成异构体，它们是一对对映体，可组成外消旋体。外消旋体。如如 2羟基丁酸第22页，共41页，编辑于2022年，星期六第23页，共41页，编辑于2022年，星期六三、费歇尔投影式三、费歇尔投影式 投影规则：投影规则：(1)(1)碳链竖放，碳链编号最小的碳原子位于上端。碳链竖放，碳链编号最小的碳原子位于上端。(2)(2)用交叉的用交叉的“+”代表手性碳原子。代表手性碳原子。(3)(3)与手性碳原子相连的与手性碳原子相连的横线表示横线表示伸向纸面伸向纸面前方前方的化的化学鍵。学鍵。(4)(4)与手性碳原子相连的与手性碳原子相连的竖线表示竖线表示伸向纸伸向纸背面背面的化的化学健。学健。第24页，共41页，编辑于2022年，星期六例如：第25页，共41页，编辑于2022年，星期六 几个注意问题：几个注意问题：1 1、投影式在纸面上旋转、投影式在纸面上旋转90,90,构型反转。构型反转。2 2、在纸面上旋转、在纸面上旋转180180，构型不变。，构型不变。3 3、离开纸面翻转，则构型反转。、离开纸面翻转，则构型反转。4 4、投影式任意两个原子或基团互换位置则构型、投影式任意两个原子或基团互换位置则构型 反转。反转。5 5、投影式固定任意一个原子或基团不动，其它、投影式固定任意一个原子或基团不动，其它 三个顺时针或逆时针轮换位置，构型不变。三个顺时针或逆时针轮换位置，构型不变。第26页，共41页，编辑于2022年，星期六 5.4 5.4 旋光异构体构型的表示法旋光异构体构型的表示法一、一、D D、L L 标记法标记法分别命名为：D-(+)D-(+)-甘油醛甘油醛 L-(-)L-(-)-甘油醛甘油醛 19511951年前，人为规定用年前，人为规定用式表示右旋甘油醛，用式表示右旋甘油醛，用式式表示左旋甘油醛。表示左旋甘油醛。D D（I I）L L（）第27页，共41页，编辑于2022年，星期六*D D、L L表示构型，表示构型，+、表示旋光方向表示旋光方向*D D、L L 与与 +、之间无固定关系。之间无固定关系。D（+）甘油醛甘油醛D（）甘油酸甘油酸D（）乳酸乳酸第28页，共41页，编辑于2022年，星期六二、二、R R、S S 标记法标记法 1 1、将、将 与与C C*相連的四个原子或基团按次相連的四个原子或基团按次序规则排序，大者在前。如序规则排序，大者在前。如a b c da b c d。2 2、将、将C C*按四面体排布，序号最小者按四面体排布，序号最小者d d 远远离观测者，其它三个靠近观测者，并按大小离观测者，其它三个靠近观测者，并按大小顺序绕环，顺时针方向者为顺序绕环，顺时针方向者为 R R 构型构型 ；逆时；逆时针方向者为针方向者为 S S 构型构型 。第29页，共41页，编辑于2022年，星期六第30页，共41页，编辑于2022年，星期六 R-R-构型构型S-S-构型构型第31页，共41页，编辑于2022年，星期六R、S仅仅只表示构型，仅仅只表示构型，不代表旋光方向。不代表旋光方向。第32页，共41页，编辑于2022年，星期六5.5 5.5 含有二个手性碳含有二个手性碳 原子化合物的旋光异构原子化合物的旋光异构一、含有二个不同手一、含有二个不同手性碳原子的化合物性碳原子的化合物第33页，共41页，编辑于2022年，星期六 *2-2-羟基羟基-3-3-氯丁二酸氯丁二酸 的的 费歇尔投影式费歇尔投影式(2R,3R)-(+)-(2S,3R)-(-)-(2R,3S)-(+)-(2S,3S)-(-)-对映体：旋光方向相反，物理性质与化学性质均相同。对映体：旋光方向相反，物理性质与化学性质均相同。非对映体：旋光度不同，物理性质不同，但化学性质相似。非对映体：旋光度不同，物理性质不同，但化学性质相似。第34页，共41页，编辑于2022年，星期六 二、含有二个相同手性碳原子的化合物二、含有二个相同手性碳原子的化合物 （2,3-2,3-二羟基丁二酸）二羟基丁二酸）(2R,3R)-(+)-(2S,3S)-(-)-meso-第35页，共41页，编辑于2022年，星期六三、其他立体异构现象三、其他立体异构现象 取代联苯取代联苯取代联苯取代联苯 2,22,2-二羧基联苯二羧基联苯取代丙二烯取代丙二烯 2,32,3戊二烯戊二烯环状化合物环状化合物第36页，共41页，编辑于2022年，星期六5.65.6 某些有机反应中的立体化学某些有机反应中的立体化学一、一、S SN N2 2 的立体化学的立体化学 Walden 转化转化 R-2-R-2-氯丁烷水解得氯丁烷水解得 S-2S-2丁醇，丁醇，构型反构型反转转了了，为什么？，为什么？R RS S第37页，共41页，编辑于2022年，星期六S S二、二、S SN N1 1的立体化学的立体化学 R R3 3甲基甲基3 3溴己烷在溴己烷在NaOHNaOH熔液中水解，产物是熔液中水解，产物是否有旋光性？否有旋光性？R R产物为外消旋体无旋光性！产物为外消旋体无旋光性！第38页，共41页，编辑于2022年，星期六三、亲电加成反应的立体化学三、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！实际上得外消旋体！第39页，共41页，编辑于2022年，星期六第40页，共41页，编辑于2022年，星期六四、四、E2 E2 的立体化学的立体化学(1R1R，2R)-1,2-2R)-1,2-二苯基二苯基-1-1-溴丙烷溴丙烷反式消除反式消除返回返回第41页，共41页，编辑于2022年，星期六
