最新大学有机化学第五章旋光异构ppt课件.ppt

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1、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旋光异构 根据其有无根据其有无对称面对称面或或对称中心对称中心来判断。来判断。对称面对称面：大多数有机化合物，尤其是链状化合物，一般只大多数有机化合物，尤其是链状化合物，一般只需考察分子中是否有对称面，就可以推断该分子是否为手需考察分子中是否有对称面，就可以推断该分子是否为手性分子。性分子。 ClCH3CH3H2-氯丙烷氯丙烷有对称面有对称面ClC2H5CH3H2-氯丁烷氯丁烷无对称面无对称面HClClHE-1,2-二氯乙烯二氯乙烯Z-1,2-二氯乙烯二氯乙烯HHClCl对称中心对称中心 COOHCOOHBrBr

2、HHHHPCH3CH3BrBrHHHHHHHHP结论：结论：（1 1）凡物质分子中具有对称面或对称中心，这个化）凡物质分子中具有对称面或对称中心，这个化合物就不具合物就不具 有手性。有手性。（2 2）凡物质分子中既无对称面又无对称中心，那么）凡物质分子中既无对称面又无对称中心，那么这个物质具有手性。这个物质具有手性。 产生旋光性的根本原因是分子结构的产生旋光性的根本原因是分子结构的不对称性不对称性；分；分子中有子中有手性碳原子手性碳原子引起的旋光性则是最为普通的现象。引起的旋光性则是最为普通的现象。 手性碳原子：手性碳原子：与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。与四个不相同的原子或基团相连的碳

3、原子。CH3CHCOOHOH*CNH2COOHH手性碳用C*标识胆甾醇分子中有多少个不对称碳原子？胆甾醇分子中有多少个不对称碳原子？HOHHHH3CH3C*手性碳原子不是手性碳原子不是唯一的手性因素，唯一的手性因素，有些手性分子并有些手性分子并不含手性碳原子。不含手性碳原子。 6,6-二硝基联苯二硝基联苯-2,2-二甲酸二甲酸COOHNO2O2NHOOCHOOCO2NNO2COOH含一个手性碳原子的化合物含一个手性碳原子的化合物 对映体对映体互为物互为物体与镜象关系的立体与镜象关系的立体异构体。体异构体。 CCOOHCH3HHOCCOOHCH3OHH镜面镜面 对映体之间的异同点：对映体之间的异

4、同点：（1 1）化学性质一般都相同，物理性质如熔点、溶解度都）化学性质一般都相同，物理性质如熔点、溶解度都相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反。相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反。（2 2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。外消旋体：外消旋体：等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。等量的左旋体与右旋体的混合物。无旋光性。外外 消旋体用消旋体用 ( () ) 表示。表示。+CH3CHCOOHOHCH3CHCOOHOHCH3CHCOOHOH( )( )

5、( )+外消旋体可外消旋体可分离分离( (拆分拆分) )成左旋体与右旋体。成左旋体与右旋体。 自然界里有很多手性化合物，这些手性化合物具有两自然界里有很多手性化合物，这些手性化合物具有两个异构体，它们如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异个异构体，它们如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异构体。对映异构体很像人的左右手，它们看起来非常相似，构体。对映异构体很像人的左右手，它们看起来非常相似，但是不完全相同。当一个手性化合物进入生命体时，它的但是不完全相同。当一个手性化合物进入生命体时，它的两个对映异构体通常会表现出不同的生物活性。对于手性两个对映异构体通常会表现出不同的生物活性。对于手性药物，一个

6、异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是药物，一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。以前由于对此缺少认识，人类曾经有无效甚至是有害的。以前由于对此缺少认识，人类曾经有过惨痛的教训。过惨痛的教训。例如例如德国一家制药公司在上世纪五十年代德国一家制药公司在上世纪五十年代开发的一种治疗孕妇早期不适的药物开发的一种治疗孕妇早期不适的药物反应停反应停，药效很，药效很好，但很快发现服用了反应停的孕妇生出的婴儿很多是四好，但很快发现服用了反应停的孕妇生出的婴儿很多是四肢残缺。虽然各国当即停止了反应停的销售，但已经造成肢残缺。虽然各国当即停止了反应停的销售，但已经造成了数以千计的儿童畸

7、形。后来发现反应停中一种构型有致了数以千计的儿童畸形。后来发现反应停中一种构型有致畸作用，而另一构型没有致畸作用。很明显，研究手性化畸作用，而另一构型没有致畸作用。很明显，研究手性化合物对于科学研究以及人类健康有着重要意义。合物对于科学研究以及人类健康有着重要意义。 构型的表示方法构型的表示方法（expression of configuration）R、S命名规则：命名规则： 1.按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序。 2.把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察其余三个基团由大其余三个基团由大

8、中中小的顺序，若是顺时针方向，则其小的顺序，若是顺时针方向，则其构型为构型为R（R是拉丁文是拉丁文Rectus的字头，是的字头，是右右的意思），若是的意思），若是反时针方向，则构型为反时针方向，则构型为S（Sinister, ,左左的意思）。的意思）。费歇尔投影式费歇尔投影式 (Fischer projection formula)HOCOOHCH3HHOCOOHHCH3 规定规定 投影时，投影时，与手性碳相连与手性碳相连横横向两个键朝前向两个键朝前，竖向两个键向后竖向两个键向后，交叉点为手性碳交叉点为手性碳。含碳原子的原子含碳原子的原子团在竖立的方向团在竖立的方向上上,同时要尽可能同时要尽可

9、能把把最高氧化态的最高氧化态的基团放在上面基团放在上面,即即命名编号最小的命名编号最小的碳原子放在上端。碳原子放在上端。 将下列化合物改写成将下列化合物改写成Fischer投影式，并标出手性碳原子构型。投影式，并标出手性碳原子构型。CCOOH H ClCH3CCOOH Cl CH3HClCOOHHH3CSCOOHClCH3HS 如果固定某一个基团，而依次改变另三个基团的位置，如果固定某一个基团，而依次改变另三个基团的位置，则分子构型不变。则分子构型不变。H3CCH2CH3HCOOHHCH2CH3COOHCH3CH3CH2COOHHCH3HCOOHCH3CH2CH3 将投影式在纸平面上旋转将投影

10、式在纸平面上旋转90o、2700则成它的对映体。则成它的对映体。H3CHCH2CH3COOH转 90o(在纸平面上)HOOCCH2CH3CH3H S S S S R S 将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调, , 对调一次对调一次（或奇数次）则转变成它的对映体；对调二次则为原化合物。（或奇数次）则转变成它的对映体；对调二次则为原化合物。HOHCOOHCH3对调一次HOHCOOHCH3再对调一次HOHCH3COOH旋转180o在纸平面上HOHCOOHCH3R S R R费歇尔投影式构型的确定：费歇尔投影式构型的确定： 当次序规则中最小的原子或基团位于竖

11、向键时，其它当次序规则中最小的原子或基团位于竖向键时，其它三个原子或基团按优先次序从大到小排列顺序为顺时针方三个原子或基团按优先次序从大到小排列顺序为顺时针方向，是向，是R构型，反时针方向是构型，反时针方向是S构型。构型。若最小的原子或基团若最小的原子或基团在横向键上，则恰相反在横向键上，则恰相反。 CHOHOHCH2OHCOOHH2NHCH3OHHOOCCH3HR-R-甘油醛甘油醛 S-S-丙氨酸丙氨酸 S-S-乳酸乳酸 思考：思考：试判断下列试判断下列FischerFischer投影式中与投影式中与(s)-2-(s)-2-甲基丁酸甲基丁酸成对映关系的有哪几个？成对映关系的有哪几个？ CHC

12、OOHCH3CH2H3CH3CC2H5HCOOHC2H5COOHHCH3HC2H5A B CH3CHCOOHC2H5HCH3COOHHCH3H3CHC2H5COOHHCH3D E F G HCOOHCH3 C2H5 COOHC2H5C2H5COOHs含两个不同手性碳原子的化合物含两个不同手性碳原子的化合物HCCHOOHCHOHCH2OHHOCCHOHCHOHCH2OHHOCCHOHCHOHCH2OHHCCHOOHCHOHCH2OH（） （） （） （） 对映关系：对映关系：与与； 与与非对映关系：非对映关系：与与、与与、与与、与与非对映体：非对映体：构造相同构造相同, , 构型不同构型不同,

13、, 相互间不是实物与镜影相互间不是实物与镜影 关系的立体异构体。关系的立体异构体。非对映异构体其旋光性不同非对映异构体其旋光性不同, , 物理性质不同。物理性质不同。光活异构体数目光活异构体数目 = 2n ; ( ; (n=不同手性碳原子数不同手性碳原子数) ) 外消旋体数目外消旋体数目= 2n-1 含两个相同手性碳原子的化合物含两个相同手性碳原子的化合物HOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOH 内消旋体内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物。分子内部形成对映两半的化合物。( (有平面对称因素有平面对称因素)

14、)。具有两个手性中心的内消旋结构一定是具有两个手性中心的内消旋结构一定是（RS）构型。构型。HOHHOHCOOHCOOHR S内消旋体无旋光性内消旋体无旋光性 ( (两个相同取代、构型相两个相同取代、构型相反的手性碳原子，处于同一分子中，旋光性反的手性碳原子，处于同一分子中，旋光性抵消抵消) )。 内消旋体内消旋体不能分离不能分离成光活性化合物。成光活性化合物。指出下列指出下列(A)与与(B)、(A)与与(C)的关系的关系( (即对映体或非对映体关系即对映体或非对映体关系) )。CH3HCH3OHOHHHCH3HOHOHCH3HCH3HOHOHCH3(A)(B)(C)(A)与与(B)是对是对映体、映体、(A)与与(C) 是是非对映体非对映体光活异构体数目少于光活异构体数目少于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 。P94 5.5 a; c23 结束语结束语