专业有机化学对映异构ppt课件.ppt
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1、采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物第第六六章章 对映异构对映异构 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物教学要求教学要求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命名法。命名法。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
2、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。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物6-1 异构体的分类异构体的分类 具有相同分子式,但具有不同结构的化合物具有相同分子式,但具有不同结构的化合物称为同分异构,它分为两大类。称为同分异构,它分为两大类。、构造异构:、构造异构: 具有相同的分子式,而分子中各原子结合的具有相同的分子式,而
3、分子中各原子结合的顺序不同的异构体。它分为四种:顺序不同的异构体。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。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物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,达到平衡。不同官能团迅速互变,达到平衡。二、立体异构:二、立体异构: 具有相同的分子式,分
4、子中各原子结合的顺具有相同的分子式,分子中各原子结合的顺序相同,但在空间排列的方式不同。立体异构是序相同,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:具有相同的构造、不同构型的异构体。它分为:采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 1、构象异构:由于分子内单键旋转角度的、构象异构:由于分子内单键旋转角度的不同所引起的异构。不同所引起的异构。 2、顺反异构:由于双键或环平面的存在而、顺反异构:由于双键或环平面的存在而引起的构型不同。引起的构型不同。 3、对映异构:分子的
5、构型互为实物与镜像的、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,二者互为关系。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镜像,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。现象称为手性。具有手性的分子称为手性分子。 4、非对映异构、非对映异构采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物同分异构构造异构立体异构碳干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对映异构 对映异构是指分子式、构造式相同,但构
6、型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。不同,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,但对平面偏振光的旋转方向不同。相同,但对平面偏振光的旋转方向不同。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物例如,丁二烯水合得到两种例如,丁二烯水合得到两种2-丁醇丁醇CH3CH=CHCH3HOHCH3CH2-C-CH3HOHCH3CH2-C-CH3HOHbp99.5d0.806399.50.8063旋
7、光性右旋左旋在空间的排列上,可以看出他们是不相同的。在空间的排列上,可以看出他们是不相同的。CHCH3CHCH3CH2CH3OHHOCH2CH3右旋-2-丁醇左旋-2-丁醇镜子采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 两个异构体是互相对映的,互为物体与镜像两个异构体是互相对映的,互为物体与镜像关系,故称为对映异构体。对映异构体中,一个关系,故称为对映异构体。对映异构体中,一个使偏振光向右旋转,另一个使偏振光向左旋转,使偏振光向右旋转,另一个使偏振光向左旋转,所以对映异构体又称为旋光异构。所以对映异构体
8、又称为旋光异构。 为什么要研究对映异构呢?为什么要研究对映异构呢? 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。 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采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物1平面偏振光平面偏振光 光波是一种电磁波,它的振
9、动方向与前进方向光波是一种电磁波,它的振动方向与前进方向垂直。垂直。AABBCD光源(1 )光的前进方向与振动方向DC(2)普通光的振动平面图 6-1 光的传播光束前进方向 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)棱晶或人造偏振片,只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上造偏振片,只允许与棱晶晶轴互相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线则被挡住。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。偏振光,简称偏振光或偏光。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管
10、及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 光是一种电磁波,光波的振动方向与光的前光是一种电磁波,光波的振动方向与光的前进方向垂直。进方向垂直。平面偏振光 普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个方向传播的平面光叫偏振光。个方向传播的平面光叫偏振光。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物AABCDBDCAA普通光平面偏振光晶轴Nicol棱晶2物质的旋光性物质的旋光性 能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物能使平面偏振光
11、振动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光性物质质的旋光性,具有旋光性的物质称为旋光性物质(也称为光活性物质)。(也称为光活性物质)。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物2.旋光性:也称旋光性:也称光学活性光学活性 ( optical activity ) 物质能使偏振光发生偏转的性质。物质能使偏振光发生偏转的性质。 结论:结论: 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, 叫做旋光性;具有旋光性的物质,叫叫做旋
12、光性;具有旋光性的物质,叫做旋光性物质。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,不具有旋光性的物质,叫做非旋光性物质。叫做非旋光性物质。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物AABCDBDCAAAABCDBDCAA乙醇不旋光物质乳酸旋光性物质3.右旋和左旋右旋和左旋 使偏振光振动平面向右旋转称右旋,使偏振光振动平面向右旋转称右旋,“ + ” 使偏振光振动平面向左旋转称左旋,使偏振光振动平面向左旋转称左旋,“ - ”采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件
13、在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物4.旋光度(旋光度(observed rotation) 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度,用度,用“a ”表示。它既与表示。它既与物质的旋光性有关,物质的旋光性有关,也与测定的条件有关。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、温度、温度 2、波长、波长 3、溶剂的性质、溶剂的性质 4、旋光、旋光管的长度管的长度 5、旋光管中物质浓度、旋光管中物质浓度ABCDAABDA乳酸旋光性物质目镜(亮)起偏镜检偏镜盛液管采用PP管及配件:根据给水设计图配置好
14、PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物5. 比旋光度(比旋光度(specific rotation) 为了便于比较,就要使其成为一个常量,故为了便于比较,就要使其成为一个常量,故用比旋光度用比旋光度来表示:来表示: 在一定温度和波长(通常为钠光灯,波长为在一定温度和波长(通常为钠光灯,波长为589 nm)条件下,样品管长度为)条件下,样品管长度为1dm,样品浓度,样品浓度为为1gml-1时测得的旋光度。时测得的旋光度。 clDD - 钠光源,波长为钠光源,波长为589nm;T - 测定温度,单位为测定温度,单位为a - 实测的旋光度;实
15、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采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在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,右不用水为溶剂时,需注明溶剂的名称,例如,右旋的酒石酸在旋的酒石酸在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%)。 20 D clDT采用PP管及配件:根据给水设计图配置好
16、PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物6-3 对映异构与分子结构的关系对映异构与分子结构的关系、手性碳原子、手性碳原子COOHCOOHHOOHCH3CH3HH 人们在研究对映异构现象时,发现当一个碳人们在研究对映异构现象时,发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,乳酸或基团在空间有两种排列方式。例如,乳酸 两种构型不同,而且互为实物与镜像关系,两种构型不同,而且互为实物与镜像关系,它们是一对对映异构体。它们是一对对映异构体。 采用PP管及配件:根据
17、给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物COOHCHOHCH3COOHCH3CHOHCOOHCH3-OH顺时针排列反时针排列透视式镜子 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(左右手关系)。镜象关系(左右手关系)。 物质分子互为实物和镜象关系(象左手和右物质分子互为实物和镜象关系(象左手和右手一样)彼此不能完全重叠的特征,称为分子的手一样)彼此不能完全重叠的特征,称为分子的手性。手性。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边
18、旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 具有手性(不能与自身的镜象重叠)的分子具有手性(不能与自身的镜象重叠)的分子叫做手性分子。叫做手性分子。CH3CHCOOH*CH2CH2CHCH3HOOCCHCHCOOHOHOHHO*OH* 分子中连有四种不同基团的碳原子叫做不对分子中连有四种不同基团的碳原子叫做不对称碳原子,也叫做手性碳原子。用称碳原子,也叫做手性碳原子。用C*表示。表示。 判断手性碳原子的依据:连有四个不同原子判断手性碳原子的依据:连有四个不
19、同原子或基团。凡是含有一个手性碳原子的有机化合物或基团。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、手性与旋光性采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 平面偏振光通过非手性分子如乙醇、丙酮等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。时,偏光的传播方向不受影响。 但偏光通过手性分子如乳酸时,偏光的振动但偏光通过手性分子如乳酸时,偏光的振动平面会旋转一定角度。平面会旋转一定角
20、度。 手性分子使偏光振动平面旋转的性质叫做物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质的旋光性。具有旋光性的物质称为旋光物质或光学活性物质。光学活性物质。2 2、手性与对称性、手性与对称性采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 手性是指实物与它的镜像不能重合的特性,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。有旋光性的分子必定是手性分子。分子旋光性。有旋光性的分子必定是手性分
21、子。分子的手性与分子对称因素有关。涉及分子对称的因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。素有以下四种。 (1)对称面:设想有一个平面,它把一个分)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,这个平面叫做对子分成互为实物和镜像的两半,这个平面叫做对称面,用称面,用表示。表示。 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 某一平面将分子分为两半,就象一面镜子,某一平面将分子分为两半,就象一面镜子,实物(一半)与镜象(另一半)彼此可以重叠,实物(一半)与镜象(另一半)彼此可
22、以重叠,则该平面是对称面。则该平面是对称面。 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物CCH3ClClHCCHClHCl对称面对称面 凡具有对称面的化合物是非手性的,它无凡具有对称面的化合物是非手性的,它无对映异构体和旋光性。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点等距离的两端有相同点等距离的两端有相同的原子,则的原子,则P点为对称中心,用点为对称中心,用i表示。表示。COOHCOOHBrBrHHHHPC
23、H3CH3BrBrHHHHHHHHP采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 凡具有对称中心的化合物是非手性的,它凡具有对称中心的化合物是非手性的,它无对映异构体和旋光性。无对映异构体和旋光性。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 (3)对称轴:若分子中有一条直线,以此直)对称轴:若分子中有一条直线,以此直线为轴旋转线为轴旋转360/n(n为整数为整数)后,得到与原来分后,得到与原来分子相同的图象。这条直
24、线叫做该分子的子相同的图象。这条直线叫做该分子的n重旋转重旋转轴。用轴。用C n表示。具有对称轴的分子大多数是非手表示。具有对称轴的分子大多数是非手性的,也有少数是手性的。性的,也有少数是手性的。CCHClHClClClHHHH采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物(4)更替对称轴:若分子中有一条直线,以此)更替对称轴:若分子中有一条直线,以此直线为轴旋转直线为轴旋转360/n(n为整数为整数)后,再用一垂直后,再用一垂直于该轴的镜面将分子反射,得到原来相同的图于该轴的镜面将分子反射,得到原来相同的
25、图形,这条直线叫做更替对称轴。形,这条直线叫做更替对称轴。 凡具有更替对称轴化合物是非手性的,它凡具有更替对称轴化合物是非手性的,它无对映异构体和旋光性。无对映异构体和旋光性。 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 分子具有手性的必要和充分条件是:无对分子具有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。三者缺一称面、无对称中心、无更替对称轴。三者缺一不可。不可。 小结:有对称面、对称中心、小结:有对称面、对称中心、n 重交替对称重交替对称轴的分子均可与其镜象重叠,是非手性分子;反轴
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