第十五章立体异构优秀PPT.ppt
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1、第十五章 立体异构第一页,本课件共有45页 延胡索酸延胡索酸 失水苹果酸失水苹果酸 (反反丁烯二酸丁烯二酸)()(顺顺丁烯二酸丁烯二酸)第一节第一节 顺反异构顺反异构一一 形成条件及顺反构型标记法形成条件及顺反构型标记法原子或原子团在空间的排布不同,即构型不同原子或原子团在空间的排布不同,即构型不同将相同或相似的基团处于双键同侧的称为将相同或相似的基团处于双键同侧的称为顺式顺式(cis)构型构型;处于异侧的则称为;处于异侧的则称为反式反式(trans)构型构型。顺反构型标记法顺反构型标记法第二页,本课件共有45页当分子中双键数目增加时,顺反异构体的数目也增加当分子中双键数目增加时,顺反异构体的
2、数目也增加顺顺,顺顺-2,5-庚二烯庚二烯顺顺,反反-2,5-庚二烯庚二烯 反反,反反-2,5-庚二烯庚二烯第三页,本课件共有45页在脂环化合物中也有顺反异构现象在脂环化合物中也有顺反异构现象顺顺-1,4-环己基二甲酸环己基二甲酸顺反异构形成的条件:顺反异构形成的条件:1分分子子中中存存在在着着限限制制碳碳原原子子自自由由旋旋转转的的因因素素(刚刚性结构性结构),如双键或环),如双键或环(如脂环如脂环)的结构。的结构。2不不能能自自由由旋旋转转的的碳碳原原子子连连接接的的原原子子或或原原子子团团必必须是不相同的须是不相同的。反反-1,4-环己基二甲酸环己基二甲酸第四页,本课件共有45页二、二、
3、Z-E构型标记法构型标记法用用cis或或trans来命名顺反异构体时,有时就难以确定。来命名顺反异构体时,有时就难以确定。eg:下面几个化合物中,存在顺反异构的是:下面几个化合物中,存在顺反异构的是:(2)(3)第五页,本课件共有45页Z-1-氟氟-1-氯氯-2-溴乙烯溴乙烯E-3-乙基乙基-2-己烯己烯Note:目前这两套命名法同时使用,在环系化合物中,目前这两套命名法同时使用,在环系化合物中,应用应用cis-trans命名法更为直观。命名法更为直观。n首首先先确确定定双双键键上上每每一一个个碳碳原原子子所所连连接接的的两两个个原原子子或或原原子子团的优先顺序。团的优先顺序。n当当两两个个优
4、优先先基基团团位位于于同同侧侧时时,用用Z(德德文文Zusammen的缩写,意为的缩写,意为“共同共同”)表示其构型;表示其构型;于于异异侧侧时时,用用E(德德文文Entgegen的的缩缩写写,意意为为“相相反反”)表示其构型。表示其构型。第六页,本课件共有45页Note:Z型并非一定是顺式,型并非一定是顺式,E型并非一定是反式。例如:型并非一定是反式。例如:反反-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯E-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯Z-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯顺顺-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯第七页,本课件共有45页(一一)物理性质物理性质顺反异构体在物理性质上都存在差异。
5、顺反异构体在物理性质上都存在差异。(二二)化学性质化学性质顺顺反反异异构构体体在在化化学学性性质质上上也也存存在在某某些些差差异异,如如顺顺丁烯二酸在丁烯二酸在140可失去水生成酸酐。可失去水生成酸酐。反反丁丁烯烯二二酸酸在在同同样样温温度度下下不不反反应应,只只有有在在温温度度增增加加至至275时,才有部分丁烯二酸酐生成。时,才有部分丁烯二酸酐生成。三、顺反异构体在性质上的差异三、顺反异构体在性质上的差异(了解了解)第八页,本课件共有45页(三三)生理活性生理活性 顺顺反反异异构构体体生生理理活活性性也也不不相相同同。例例如如,合合成成的的代代用用品品己己烯烯雌雌酚酚,反反式式异异构构体体生
6、生理理活活性性较较大大,顺顺式式则则很很低低;维维生生素素A A的的结结构构中中具具有有4 4个个双双键键,全全部部是是反反式式构构型型,如如果果其其中中出出现现顺顺式式构构型型,则则生生理理活活性性大大大大降降低低;具具有有降血脂作用的亚油酸和花生四烯酸则全部为顺式构型。降血脂作用的亚油酸和花生四烯酸则全部为顺式构型。顺己烯雌酚顺己烯雌酚反己烯雌酚反己烯雌酚 第九页,本课件共有45页花生四烯酸花生四烯酸(全顺式全顺式)造成顺反异构体性质差异的原因,是由于两者相造成顺反异构体性质差异的原因,是由于两者相应的基团应的基团在空间的距离不同在空间的距离不同,这种不同使顺反异构体分,这种不同使顺反异构
7、体分子中原子或原子团之间的相互作用力不一样。子中原子或原子团之间的相互作用力不一样。第十页,本课件共有45页引起烯烃顺反异构的原因是:引起烯烃顺反异构的原因是:A双键的相对位置不同双键的相对位置不同B双键不能自由旋转双键不能自由旋转C双键在分子链的中间双键在分子链的中间D双键碳原子上连有不同的原子(团)双键碳原子上连有不同的原子(团)E以上都不是以上都不是1234第十一页,本课件共有45页第二节第二节 旋光异构旋光异构旋光性不同的异构体,对人和机体的生理效应和药理旋光性不同的异构体,对人和机体的生理效应和药理效应常常是不同的。效应常常是不同的。如右旋维生素如右旋维生素C有抗坏血病的作用,而左旋
8、体则没有;有抗坏血病的作用,而左旋体则没有;左旋氯霉素治疗伤寒等疾病有效,右旋体则几乎无效。左旋氯霉素治疗伤寒等疾病有效,右旋体则几乎无效。对映异构又称旋光异构或光学异构。对映异构又称旋光异构或光学异构。从动物肌肉中提取出的乳酸和糖发酵所得的乳酸,从动物肌肉中提取出的乳酸和糖发酵所得的乳酸,具有相同的结构式具有相同的结构式CH3CH(OH)COOH。但前者能。但前者能使平面偏振光向右旋转,叫做使平面偏振光向右旋转,叫做右旋乳酸右旋乳酸;后者却能使平;后者却能使平面偏振光向左旋转,叫做面偏振光向左旋转,叫做左旋乳酸左旋乳酸第十二页,本课件共有45页Around 12,000 children w
9、ere born with some kind of disability due to damage caused by thalidomide.Thalidomide(反应停)反应停)(R)-异构体:镇静剂,止吐剂,无致畸性异构体:镇静剂,止吐剂,无致畸性(S)-异构体:异构体:强致畸性强致畸性第十三页,本课件共有45页L-多巴多巴(DOPA)用于治疗帕金森氏症用于治疗帕金森氏症D-多巴多巴无效,在体内会导致危险的积累无效,在体内会导致危险的积累(R)香芹酮香芹酮,留兰香味,留兰香味(S)香芹酮香芹酮,芫荽香,芫荽香味味第十四页,本课件共有45页一、偏振光和旋光性一、偏振光和旋光性光波振动
10、方向与光束前进方向关系示意图光波振动方向与光束前进方向关系示意图普通光普通光平面偏振光:平面偏振光:通过通过Nicol棱镜,仅在棱镜,仅在一个平面上振动的光。一个平面上振动的光。第十五页,本课件共有45页化合物能使偏振光的偏振面旋转的性能称为化合物能使偏振光的偏振面旋转的性能称为旋旋光性光性(opticalactivity)。手性化合物都具有旋光性。手性化合物都具有旋光性。旋光度与比旋光度旋光度与比旋光度(一)旋光度(一)旋光度通常用通常用旋光仪旋光仪测定物质的旋光性,偏振面被测定物质的旋光性,偏振面被旋光性化合物所旋转的角度称为旋光度旋光性化合物所旋转的角度称为旋光度,用用 表表示示。第十六
11、页,本课件共有45页旋光仪的构造旋光仪的构造能使平面偏振光向右旋转能使平面偏振光向右旋转(顺时针方向顺时针方向)的物质叫做右旋体,用的物质叫做右旋体,用符号符号()或或d表示;能使平面偏振光向左旋转表示;能使平面偏振光向左旋转(逆时针方向逆时针方向)的的物质叫做左旋体,用符号物质叫做左旋体,用符号()或或l表示。表示。第十七页,本课件共有45页(二)比旋光度(二)比旋光度(specificrotation)为了使一个化合物的旋光度成为特征物理为了使一个化合物的旋光度成为特征物理常数,通常用常数,通常用1dm长的旋光管,待测物质的浓度长的旋光管,待测物质的浓度为为1g/ml,用波长为,用波长为5
12、89nm的钠光的钠光(D线线)条件下,条件下,所测得的旋光度,称为所测得的旋光度,称为比旋光度比旋光度。t:测定时的温度测定时的温度(C)D:钠光钠光D线,波长线,波长589nm:实验观察的旋光值实验观察的旋光值()l:旋光管的长度旋光管的长度(dm)C:溶液浓度溶液浓度(g/ml),(纯液体用密度纯液体用密度g/cm3)一对对映体的比旋光度大小相等,方向相反一对对映体的比旋光度大小相等,方向相反。第十八页,本课件共有45页二、产生旋光异构现象的原因二、产生旋光异构现象的原因 (一一)手手 性性 观察自己的双手观察自己的双手,左手与右手有什么联系和区别?左手与右手有什么联系和区别?左右手互为镜
13、像与实物关系左右手互为镜像与实物关系(称为称为对映关对映关系系),彼此又不能重合的现象称为,彼此又不能重合的现象称为手性手性。第十九页,本课件共有45页(二二)手性分子和对映体手性分子和对映体 任何物体都有它的镜像,一个有机分子也会有它的镜像。任何物体都有它的镜像,一个有机分子也会有它的镜像。若实物与其镜像能够完全重合,则实物与镜若实物与其镜像能够完全重合,则实物与镜像所代表的两个分子为同一个分子像所代表的两个分子为同一个分子。所有基团所有基团都重合都重合丙酸分子丙酸分子没有手性没有手性 第二十页,本课件共有45页但有些分子如乳酸但有些分子如乳酸,两个互为实物与镜像关系的分子不能重合。两个互为
14、实物与镜像关系的分子不能重合。不不能能与与其其镜镜像像重重合合的的分分子子称称为为手手性性分分子子(chiralmolecule)。它它们们是是彼彼此此成成镜镜像像关关系系,又又不不能能重重合合的的一一对对立立体体异异构构体体,互互 称称 为为对对 映映 异异 构构 体体(enantiomer)。第二十一页,本课件共有45页物质产生旋光性的根本原因是分子的手性物质产生旋光性的根本原因是分子的手性,即,即任任何一个具有旋光性的分子必定是手性分子何一个具有旋光性的分子必定是手性分子。手性分子通常必定产生旋光性,但也有极少数手性手性分子通常必定产生旋光性,但也有极少数手性分子没有或旋光活性很小,或者
15、在某些波长的光段不表分子没有或旋光活性很小,或者在某些波长的光段不表现出旋光性。现出旋光性。(三三)如何判断一个分子有无手性?如何判断一个分子有无手性?对称因素对称因素:1.对称面对称面 凡有对称面的分子,不具旋光性,也没有对映异构体。凡有对称面的分子,不具旋光性,也没有对映异构体。第二十二页,本课件共有45页ClFFHHHHCl对称中心对称中心若分子中有一点若分子中有一点P,通过,通过P点画任何直线,如点画任何直线,如果在离果在离P点等距离的直线两端有相同的原子或基团,则点等距离的直线两端有相同的原子或基团,则点点P称为分子的称为分子的对称中心对称中心。具有对称中心的化合物和它的镜象能够具有
16、对称中心的化合物和它的镜象能够重合,因此不具有手性重合,因此不具有手性.P第二十三页,本课件共有45页要判断一个分子是否具有手性,最可靠的方要判断一个分子是否具有手性,最可靠的方法是将这个分子本身以及它的镜像都作成模型,法是将这个分子本身以及它的镜像都作成模型,再来再来比较实物和镜像是否能完全重合比较实物和镜像是否能完全重合。若不能完。若不能完全重合,则该分子有手性,存在对映异构体。也全重合,则该分子有手性,存在对映异构体。也可以从考察这个分子有无对称因素(可以从考察这个分子有无对称因素(symmetryofelements)入手。)入手。如果分子中没有对称面或对称如果分子中没有对称面或对称心
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