第六章立体化学PPT讲稿.ppt
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1、第六章立体化学第六章立体化学第1页,共54页,编辑于2022年,星期三6.1 异构体的分类异构体的分类6.2 手性和对称性手性和对称性 6.2.1 分子的手性、对映异构、对映分子的手性、对映异构、对映(异构异构)体;体;6.2.2 对称因素对称因素 6.3 手性分子的性质手性分子的性质光学活性光学活性 6.3.1 旋光旋光(活活)性;性;6.3.2 旋光仪和比旋光度旋光仪和比旋光度6.4 具有一个手性中心的对映体具有一个手性中心的对映体 6.4.1 对映体和外消旋体的性质;对映体和外消旋体的性质;6.4.2对映异构体的构型表示方法;对映异构体的构型表示方法;6.4.3对映异构体的标记,对映异构
2、体的标记,R,S标记法标记法6.5 具有两个手性中心的对映异构具有两个手性中心的对映异构 6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构具有两个不同手性碳原子的对映异构 6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构具有两个相同手性碳原子的对映异构6.6 手性中心的产生手性中心的产生 6.6.1 第一个手性中心的产生;第一个手性中心的产生;6.6.2 第二个手性中心的产生第二个手性中心的产生6.7 手性合成手性合成6.8 外消旋体的拆分外消旋体的拆分 旋光纯度旋光纯度6.9 脂环化合物的对映异构脂环化合物的对映异构6.10 构象对映体和构象非对映体构象对映体和构象非对映体6.11 不含手性中心化合
3、物的对映异构不含手性中心化合物的对映异构 6.11.1 丙二烯型化合物;丙二烯型化合物;6.11.2 联苯型化合物联苯型化合物6.12 对映异构在研究反应机理中的应用对映异构在研究反应机理中的应用目目 录录回总目录结束放映第2页,共54页,编辑于2022年,星期三 基本要求基本要求了了解解偏偏光光、旋旋光光物物质质和和比比旋旋光光度度。初初步步掌掌握握手手性性分分子子、对对映映体体、手手性性碳碳原原子子、对对映映异异构构体体、非非对对映映异异构构体体、外外消消旋旋体体、内内消消旋旋体体等等含含义义,掌掌握握对对映映体体命命名名:R、S法法。了了解解对对映映体体的的性质。性质。重点与难点重点与难
4、点具有两个手性中心的对映异构具有两个手性中心的对映异构第3页,共54页,编辑于2022年,星期三概述概述立立体体化化学学是是研研究究分分子子中中原原子子或或基基团团在在空空间间的的排排列列状状况况,以以及及不不同同的的排排列列对对分分子子物物理理、化化学学和和生生理理性性质质所所产产生生的的影影响响。如如烷烷烃烃的的构构象象、烯烯烃烃的的顺顺反反异异构构和和烯烯烃烃与与溴溴的的反反式式加加成成等等属属于于分子的立体化学和有机反应中的立体化学问题。分子的立体化学和有机反应中的立体化学问题。第4页,共54页,编辑于2022年,星期三6.1异构体分类异构体分类6.1异构体分类异构体分类碳架异构碳架异
5、构立体异构立体异构构型异构构型异构同分异构同分异构构造异构构造异构官能团异构官能团异构构象异构构象异构对映异构对映异构非对映异构非对映异构返回目录 立体异构:立体异构:具有相同的构造,原子或原子团在空间的排布不同。具有相同的构造,原子或原子团在空间的排布不同。第5页,共54页,编辑于2022年,星期三手性手性:是指实物和镜象不能重合的一种性质是指实物和镜象不能重合的一种性质非手性:是指实物和镜象能重合非手性:是指实物和镜象能重合6.2 手性与对称性手性与对称性6.2 手性与对称性手性与对称性6.2.1 分子的手性分子的手性 对映异构对映异构 对映体对映体 分子中的一个碳原子如果与四个不同的原子
6、或基团相连,分子中的一个碳原子如果与四个不同的原子或基团相连,存在存在2种不同的空间排列种不同的空间排列分子的手性?分子的手性?第6页,共54页,编辑于2022年,星期三凡一个碳原子和四个不同的原子或基团相连接的化合物,都凡一个碳原子和四个不同的原子或基团相连接的化合物,都可以存在可以存在2种构型,这种构型,这2种构型不能重合,互为镜像,这种现象种构型不能重合,互为镜像,这种现象称为对映异构,实物和镜象是一对对映异构体,简称对映体。称为对映异构,实物和镜象是一对对映异构体,简称对映体。手性分子都存在对映体。手性分子都存在对映体。对映异构?对映异构体?对映异构?对映异构体?第7页,共54页,编辑
7、于2022年,星期三6.2 手性与对称性手性与对称性乳酸乳酸对映异构体对映异构体第8页,共54页,编辑于2022年,星期三6.2 手性与对称性手性与对称性乳酸的对映异构体乳酸的对映异构体第9页,共54页,编辑于2022年,星期三乳酸的对映异构体乳酸的对映异构体第10页,共54页,编辑于2022年,星期三标出分子中的手性碳原子标出分子中的手性碳原子手手性性碳碳:碳碳原原子子所所连连的的四四个个原原子子或或基基团团不不同同,这这个个中中心心碳碳原原子子称为手性碳原子。称为手性碳原子。手性碳?手性碳?第11页,共54页,编辑于2022年,星期三1 1 对称面(对称面()定定义义:若若组组成成分分子子
8、的的所所有有原原子子在在同同一一平平面面上上;或或者者有有一一个个平平面面,能能将将该该分分子子切切成成互互为为镜镜象象的的两两部部分分,这这2 2种种平平面面都都是是这这个个分分子的对称面。子的对称面。6.2 手性与对称性手性与对称性6.2.2 对称因素对称因素 分子是否具有手性除了可以通过是否具有对映体来判分子是否具有手性除了可以通过是否具有对映体来判断,还可以根据分子本身的对称性因素判断。即分子断,还可以根据分子本身的对称性因素判断。即分子的手性与分子的对称性有关。的手性与分子的对称性有关。对称因素:对称因素:对称面、对称中心对称面、对称中心第12页,共54页,编辑于2022年,星期三6
9、.2 手性与对称性手性与对称性有两个对称面:有两个对称面:C,H,H平面;平面;C,Cl,Cl 平面平面实物和镜象重合。实物和镜象重合。有一个对称面:所有原子同平面有一个对称面:所有原子同平面第13页,共54页,编辑于2022年,星期三分子中有一个对称面。实物和镜象重合。分子中有一个对称面。实物和镜象重合。6.2 手性与对称性手性与对称性有有对对称称面面的的分分子子,实实物物和和镜镜象象能能重重合合,没没有有手手性性,没没有有对对映异构体,无旋光性。映异构体,无旋光性。对对映映异异构构体体在在非非手手性性环环境境中中,化化学学性性质质、物物理理性性质质相相同同,在在手手性性环环境境中中,各各种
10、种性性质质不不同同。表表现现在在对对偏偏振振光光反反应应不不同同,可可使使偏偏振振光光向向左左旋旋或右旋。或右旋。第14页,共54页,编辑于2022年,星期三分子的对称面分子的对称面第15页,共54页,编辑于2022年,星期三6.2 手性与对称性手性与对称性第16页,共54页,编辑于2022年,星期三定定义义:分分子子中中有有一一点点 p,以以分分子子任任何何一一点点与与其其连连线线,都都能能在在延长线上找到自己的镜象,则延长线上找到自己的镜象,则 p 点为该分子的对称中心。点为该分子的对称中心。有有对对称称中中心心的的分分子子,实实物物和和镜镜象象能能重重合合,无无手手性性,无无对对映映异构
11、体,无旋光性。异构体,无旋光性。6.2 手性与对称性手性与对称性2 2 对称中心对称中心(i )第17页,共54页,编辑于2022年,星期三分子有无手性的判据分子有无手性的判据若若分分子子既既无无对对称称面面又又无无对对称称中中心心,则则此此分分子子有有手手性性,有有对对映映异异构构体体,有有旋旋光光性性;若若分分子子有有对对称称面面或或对对称称中中心心,则则此此分分子子无无手性。手性。若分子中只有一个手性中心,则分子一定具有手性若分子中只有一个手性中心,则分子一定具有手性分子具有旋光性,则具有手性(实验测得)。分子具有旋光性,则具有手性(实验测得)。分子中既没有对称面又没有对称中心,有手性。
12、分子中既没有对称面又没有对称中心,有手性。6.2 手性与对称性手性与对称性例例互为对映异构体互为对映异构体第18页,共54页,编辑于2022年,星期三有有,无手性,无手性无无,无,无 i 有手性有手性6.2 手性与对称性手性与对称性无无,无,无 i 有手性有手性有有 i,无手性,无手性返回目录练习:练习:p206 6.1第19页,共54页,编辑于2022年,星期三6.3.1 旋光性旋光性 6.3 手性分子的性质手性分子的性质6.3 手性分子的性质手性分子的性质光学活性光学活性 手性分子一定具有旋光性,可通过分子是否具有旋光性,手性分子一定具有旋光性,可通过分子是否具有旋光性,判断一个分子是否是
13、手性分子。判断一个分子是否是手性分子。分子的旋光性的测量分子的旋光性的测量?旋光仪旋光仪第20页,共54页,编辑于2022年,星期三旋光仪示意图旋光仪示意图6.3.2 旋光仪和比旋光度旋光仪和比旋光度旋光仪旋光仪(Polarimeter):检测偏振光平面旋转的仪器检测偏振光平面旋转的仪器起偏镜起偏镜检偏镜检偏镜盛液管盛液管(手性物质)(手性物质)光源光源自然光自然光偏振光偏振光第21页,共54页,编辑于2022年,星期三根据有没有旋光性将化合物分为两类:根据有没有旋光性将化合物分为两类:(一一)能能使使偏偏振振光光振振动动平平面面旋旋转转一一定定角角度度的的,有有旋旋光光性性,称称光光学学活活
14、性物质;性物质;(二二)不不能能使使偏偏振振光光发发生生偏偏转转的的,无无旋旋光光性性,称称为为非非旋旋光光性性物物质质,如乙醇、丙酮。如乙醇、丙酮。一一对对对对映映体体中中,能能使使偏偏振振光光左左旋旋的的,称称为为左左旋旋体体,使使偏偏振振光光右右旋旋的称为右旋体。分别用的称为右旋体。分别用()和和(+)表示。表示。等等量量的的左左旋旋体体和和右右旋旋体体混混合合,旋旋光光性性相相互互抵抵消消,称称为为外外消消旋旋体体,用用()表示。)表示。第22页,共54页,编辑于2022年,星期三比旋光度:每毫升含比旋光度:每毫升含1 1克旋光性物质的溶液,在克旋光性物质的溶液,在1010厘米盛液管中
15、所测厘米盛液管中所测得的旋光度。得的旋光度。6.3 手性分子的性质手性分子的性质r r:样品浓度:样品浓度 L L:盛液管长度:盛液管长度 t t:温度:温度 l l:光源的波长:光源的波长旋旋光光性性物物质质的的旋旋光光度度在在一一定定的的溶溶液液中中随随所所使使用用的的溶溶剂剂、温温度度和和偏偏振光波长不同而变化。为了定性区分,统一采用比旋光度。振光波长不同而变化。为了定性区分,统一采用比旋光度。比旋光度是具有旋光性物质的一种特有的常数比旋光度是具有旋光性物质的一种特有的常数,用用 a a 表示。表示。例:葡萄糖例:葡萄糖+:右右旋旋 -:-:左左旋旋 D:D:钠光光源钠光光源返回目录旋光
16、度和比旋光度?旋光度和比旋光度?(水)(水)第23页,共54页,编辑于2022年,星期三6.4.1 对映异构体和外消旋体的性质对映异构体和外消旋体的性质 6.4 含一个手性中心的对映异构分子构型含一个手性中心的对映异构分子构型6.4 具有一个手性中心的对映异构及分子构型具有一个手性中心的对映异构及分子构型含含有有一一个个手手性性碳碳原原子子的的化化合合物物,具具有有一一个个手手性性中中心心,有有一一对对对对映映体体。在在非非手手性性环环境境中中,二二者者物物理理性性质质和和化化学学性性质质都都相相同同;在在手手性性环境中个,性质不同。环境中个,性质不同。m.ppKa(+)乳酸53+3.823.
17、97(-)乳酸53-3.823.97同:1.bp(沸点)2.mp(熔点)3.d(密度)4.n(折光率)5.Sol(溶解性)异:1.D 2.构型左旋乳酸和右旋乳酸的同异左旋乳酸和右旋乳酸的同异第24页,共54页,编辑于2022年,星期三外外消消旋旋体体是是等等量量左左旋旋体体和和右右旋旋体体混混合合而而成成,无无旋旋光光性性,同左旋体或右旋体的物理性质也有差别。同左旋体或右旋体的物理性质也有差别。6.4 含一个手性中心的对映异构分子构型含一个手性中心的对映异构分子构型(+)乳酸(+)乳酸(-)乳酸m.p18 53 53 对对映映异异构构体体在在手手性性条条件件下下(手手性性试试剂剂、手手性性溶溶
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