有机化学中的立体异构.ppt

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1、关于有机化学中的立体异构现在学习的是第1页，共39页 3.1 烷烃的构象烷烃的构象(conformation)3.1.1链状化合物的构象链状化合物的构象链状化合物的构象链状化合物的构象由于单键可以旋转，单键两端碳原子上所连基团可以由于单键可以旋转，单键两端碳原子上所连基团可以由于单键可以旋转，单键两端碳原子上所连基团可以由于单键可以旋转，单键两端碳原子上所连基团可以产生无数个不同的相对位置，由此产生无数个不同的产生无数个不同的相对位置，由此产生无数个不同的产生无数个不同的相对位置，由此产生无数个不同的产生无数个不同的相对位置，由此产生无数个不同的构象。例如：构象。例如：构象。例如：构象。例如：

2、现在学习的是第2页，共39页HHHHHHHHHHH 交叉式 重叠式链状化合物的链状化合物的Newman投影式投影式乙烷的Newman投影式：能量变化图能量变化图:现在学习的是第3页，共39页现在学习的是第4页，共39页丁烷的四种典型丁烷的四种典型构象构象现在学习的是第5页，共39页 3.1.2 环状化合物（环己烷）的环状化合物（环己烷）的构象构象 船式构象船式构象 椅式构象椅式构象现在学习的是第6页，共39页 构象构象转换转换：a键e键现在学习的是第7页，共39页3.2 顺反异构顺反异构cis-trans isomerism顺反异构出现在含有双键的化合物和环状化顺反异构出现在含有双键的化合物和

3、环状化合物中。合物中。分子产生顺反异构的必须条件是：分子产生顺反异构的必须条件是：1、分子中具有限制旋转的刚性结构，例如、分子中具有限制旋转的刚性结构，例如双键、脂肪环。双键、脂肪环。2、刚性结构两端的碳原子上必须各连有两个、刚性结构两端的碳原子上必须各连有两个不同的基团。不同的基团。现在学习的是第8页，共39页具有顺反异构的烯烃构型标记规定：具有顺反异构的烯烃构型标记规定：按顺序规则，两个大的基团在双键同按顺序规则，两个大的基团在双键同侧的为侧的为 Z 型，两个大的基团在双键型，两个大的基团在双键异侧的为异侧的为 E 型。型。现在学习的是第9页，共39页反反式式2-丁丁烯烯与与顺顺式式2-丁

4、丁烯烯现在学习的是第10页，共39页 反式反式1，4-二甲二甲基环己烷的空间基环己烷的空间结构结构现在学习的是第11页，共39页3.3旋光异构旋光异构optical isomerism3.3.1 手征性和手征性分子手征性和手征性分子实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。3.3.2 偏振光和旋光活性偏振光和旋光活性偏振光和旋光活性偏振光和旋光活性只在一个平面上振动的光为平面偏振光，能使平面偏只在一个平面上振动的光为平面偏振光，能使平面偏只在一个平面上振动的光为平面偏振

5、光，能使平面偏只在一个平面上振动的光为平面偏振光，能使平面偏振光的振动面发生偏转的分子具有旋光活性。振光的振动面发生偏转的分子具有旋光活性。振光的振动面发生偏转的分子具有旋光活性。振光的振动面发生偏转的分子具有旋光活性。3.3.33.3.3 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度每毫升每毫升每毫升每毫升1克物质放在克物质放在1分米长的溶液管中测得的旋分米长的溶液管中测得的旋光度为比旋光度光度为比旋光度现在学习的是第12页，共39页比旋光度计算公式：比旋光度计算公式：t =(CL)-1 =实测旋光度实测旋光度 C=g/ml L=dm 每毫升每毫升1克物质放在克物质放在1分米长的溶液管中测得的旋光分米长

6、的溶液管中测得的旋光度为比旋光度度为比旋光度现在学习的是第13页，共39页3.3.4 分子的对称性和手征性分子的对称性和手征性1、不具有对称因素（对称面、对称点、对称、不具有对称因素（对称面、对称点、对称中心）的分子具有手征性。中心）的分子具有手征性。2、含有手性碳原子的化合物绝大多数是、含有手性碳原子的化合物绝大多数是手征性分子。手征性分子。连有四个不同原子或基团的碳原子是手性碳连有四个不同原子或基团的碳原子是手性碳原子，该碳原子必须是原子，该碳原子必须是SP3杂化。杂化。现在学习的是第14页，共39页3.3.5 费歇尔费歇尔(Fischer)投影式投影式用平面式来表示分子中各基团在三维空间

7、的位置。用平面式来表示分子中各基团在三维空间的位置。投影原则：投影原则：1、确定中心碳原子（手性碳原子）。、确定中心碳原子（手性碳原子）。2、基本碳链竖直取向，氧化态高的放在顶端。、基本碳链竖直取向，氧化态高的放在顶端。3、中心碳原子上方和下方（竖键）所连的基团指向、中心碳原子上方和下方（竖键）所连的基团指向面内。中心碳原子左方和右方（横键）所连的基团指面内。中心碳原子左方和右方（横键）所连的基团指向面外。向面外。现在学习的是第15页，共39页现在学习的是第16页，共39页 3.3.6 手性碳原子的构型标记法手性碳原子的构型标记法（1）DL 构型标记法（相对构型标记法）：构型标记法（相对构型标

8、记法）：以甘油醛的以甘油醛的Fischer投影式为标准。羟基在右边投影式为标准。羟基在右边的为（的为（D）型，羟基在左边的为（）型，羟基在左边的为（L）型。）型。（2）RS 构型标记法（绝对构型标记法）：构型标记法（绝对构型标记法）：将连在手性碳原子上的四个基团按顺序规则排列。将连在手性碳原子上的四个基团按顺序规则排列。最小的基团放在最远处，三个大的基团由大到小顺时针最小的基团放在最远处，三个大的基团由大到小顺时针排列为排列为R构型，逆时针排列为构型，逆时针排列为S构型。构型。现在学习的是第17页，共39页现在学习的是第18页，共39页3.3.7含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化

9、合物（1）含有两个不同手性碳原子的化合物，例如：2，3，4-三羟基丁酸（2）含有两个相同手性碳原子的化合物，例如：2，3-二羟基丁二酸（酒石酸）现在学习的是第19页，共39页2，3，4-三羟基丁酸的三羟基丁酸的Fischer投影式投影式现在学习的是第20页，共39页2，3-二羟基丁二酸的二羟基丁二酸的Fischer投影式投影式现在学习的是第21页，共39页3.3.8不含手性碳原子的手性分子不含手性碳原子的手性分子联苯类化合物现在学习的是第22页，共39页现在学习的是第23页，共39页3.3.9丙二烯类化合物丙二烯类化合物中间的碳原子为中间的碳原子为SP杂化，有两个互相垂直的杂化，有两个互相垂直

10、的P轨道，因此两个轨道，因此两个 互相垂直键。（互相垂直键。（轨道示意）轨道示意）现在学习的是第24页，共39页3.3.10 环状化合物的立体异构环状化合物的立体异构现在学习的是第25页，共39页3.3.11旋光异构体的性质旋光异构体的性质 物理性质：物理性质：物理性质：物理性质：旋光度旋光度旋光度旋光度 熔点熔点熔点熔点 沸点沸点沸点沸点 溶解度溶解度溶解度溶解度对映异构体对映异构体 相同相同 相同相同 相同相同 相同相同 （方向相反）（方向相反）（非旋光性溶液）（非旋光性溶液）外消旋体外消旋体 无无 不同于不同于 相同相同 不同于不同于 单一异构体单一异构体 单一异构体单一异构体非对映体非

11、对映体 不同不同 不同不同 不同不同 不同不同现在学习的是第26页，共39页化学性质：化学性质：对映体与非旋光性试剂作用，具有相同的性质，与旋光性试剂作用具有不同的化学活性。对映体在非手征性条件下对映体在非手征性条件下化学性质相同。化学性质相同。现在学习的是第27页，共39页生理活性性质：生理活性性质：对映异构体生理活性不同。对映异构体生理活性不同。例如，右旋谷氨酸单钠有鲜味；右旋例如，右旋谷氨酸单钠有鲜味；右旋葡萄糖在动物的新陈代谢中起作用。葡萄糖在动物的新陈代谢中起作用。现在学习的是第28页，共39页3.3.12 手性药物举例手性药物举例#药理作用相同，药效差别很大药理作用相同，药效差别很

12、大 人们最熟悉的例子是氯霉素，一种广谱抗生人们最熟悉的例子是氯霉素，一种广谱抗生素，只有素，只有D-(-)异构体有杀菌作用，而异构体有杀菌作用，而L-（+）异构体则完全没有药效。异构体则完全没有药效。现在学习的是第29页，共39页 D-(-)氯霉素氯霉素现在学习的是第30页，共39页-芳基丙酸是重要的消炎止痛药，虽然两种对映体都有药效，但S-异构体的药效比R-异构体的药效强得多。甚至强几十倍。现在学习的是第31页，共39页#两种对映体药效相反两种对映体药效相反Z-etozoline 是一种利尿剂，它在体内代谢，生成的产物只有（-）etozoline 有利尿作用，而（+）异构体不但没有利尿作用，

13、还会抑制（-）异构体的利尿作用。Z-etozoline Ozoline现在学习的是第32页，共39页 巴比妥酸盐通常用作镇静、催眠药，一般S-(-)异构体具有抑制神经活动的作用，而R-(+)异构体却具有兴奋作用，例如5-乙基-5-（1，3-二甲基丁基）巴比妥酸盐，其S-(-)异构体是抑制剂，而R-(+)异构体却可以引起惊厥和痉挛。现在学习的是第33页，共39页#某一构型的代谢产物有毒或可引起严重副作用某一构型的代谢产物有毒或可引起严重副作用Thalidomide 是一种镇静药，关于它的副作用问题曾经在是一种镇静药，关于它的副作用问题曾经在欧洲引起一场大风波。许多孕妇服用此药后，胎儿发生畸欧洲引

14、起一场大风波。许多孕妇服用此药后，胎儿发生畸变。后来才发现，使胎儿致畸的罪魁祸首是其中的变。后来才发现，使胎儿致畸的罪魁祸首是其中的S-异构异构体，它在机体内代谢成体，它在机体内代谢成 l-N-phtaloylglutamine 和l-N-phtaloylglutamic acid,这两种代谢产物既有胎毒性又有致畸性。而这两种代谢产物既有胎毒性又有致畸性。而R-(+)异构体的代谢产物d-N-phtaloylglutamine d-N-phtaloylglutamine 和和d-N-d-N-phtaloylglutamic acidphtaloylglutamic acid即无胎毒作用，也无致畸

15、性。现在学习的是第34页，共39页Thalidomide N-phataloylglutamic acid N-phtaloylglutamine现在学习的是第35页，共39页苯并吗啡烷的两个对映体都有镇静作用。但（-）异构体服用后会成瘾，而（+）异构体则不会成瘾。（-）-苯并吗啡烷现在学习的是第36页，共39页#两种对映体具有完全不同的药理作用两种对映体具有完全不同的药理作用最典型的例子是propranolol,其S-异构体是一种治疗心脏病的药，叫心得安，而R-异构体却是一种避孕药。现在学习的是第37页，共39页也有这样的例子，使用外消旋体反而比使用活性异构体药效更大，毒副作用更小等优点。例如isothipendyl 是一种抗组织胺药。口服试验，外消旋体的药效是（+）-异构体的1.4倍，是（-）异构体的2.5倍。isothipendyl现在学习的是第38页，共39页30.09.202230.09.2022感谢大家观看现在学习的是第39页，共39页