《对映异构学堂》PPT课件.ppt

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1、下页退出8 对映异构Isomers and Stereochemistry有机化学有机化学返回下页退出nThalidomide(反应停)甜味剂（甜）甜味剂（甜）（苦）（苦）下页退出为什么分子的手性很重要？nAmino acids are chiralnCarbohydrates are chiral丙氨酸丙氨酸(Ala)的两种构型的两种构型下页退出上页8 对映异构8.1 异构现象的分类8.2 手性和对映体8.3 旋光度和比旋光度8.4 含有1个手性碳原子的化合物的对映异构8.5 构型的表示方法8.6 构型的标记方法8.7 含有2个手性碳原子的化合物的立体异构返回下页退出上页8.1 异构现象的分

2、类分子的结构分子的构造异构分子的立体异构分子中原子相互联结的方式和次序分子中原子相互联结的方式和次序分子中原子在空间的排列方式分子中原子在空间的排列方式返回下页退出上页异构现象构造异构立体异构碳链异构、官能团异构、官能碳链异构、官能团异构、官能团位置异构、互变异构等团位置异构、互变异构等构象异构构象异构构型异构构型异构8.1 异构现象的分类返回顺反异构顺反异构(非非)对映异构对映异构下页退出上页自然界很多物体的关系就像左手和右手的关系一样：不能相互叠合，但互为镜象。返回8.2 手性和对映体下页退出上页与其镜象不能叠合的分子称手性分子(chiral molecules)。互为镜象的两种构型的分子

3、为对映异构体(enantiomers)。8.2 手性和对映体返回动画乳酸分子(CH3CH(OH)COOH)的两种立体结构模型下页退出非手性的物体和分子非手性的物体和分子nA plane of symmetry bisects a molecule so that one half of the molecule is the mirror image of the other half.Mirror-image superimposability下页退出上页v对称轴(旋转轴)v对称面对称面(镜面镜面)v对称中心对称中心v交替对称轴(旋转反映轴)返回8.2.1 四种对称因素：怎样结构的分子存在对

4、映异构体？取决于分子结构的对称性。C2对称轴绕对称轴旋转180之后对称轴对称轴（常见）（常见）设想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转360/n（n为正整数）后，得到的分子与原来的分子相同，这条直线就是n重对称轴。对称轴返回下页退出上页对称面对称面(镜面镜面)（常见）（常见）设想分子中有一平面，它可以把分子分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。对称面返回下页退出上页对称面动画对称中心对称中心（常见）（常见）设想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发，向这个点作一直线，再从这个点将直线延长出去，则在与该点前一线段等距离处，可以遇到一个同样的原子，这个点就是对称中心。返回下页退出上页动画对称

5、中心交替对称轴交替对称轴(旋转反映轴旋转反映轴)：(对称轴对称轴 +镜面，很少见镜面，很少见)设想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转360/n后，再用一个与此直线垂直的平面进行反映，如果得到的镜象与原来分子完全相同，这条直线就是交替对称轴。返回下页退出上页动画下页退出上页8.2.2 手性分子和非手性分子非手性分子：具有对称面、对称中心或交替对称轴的分子，能与其镜象叠合。手性分子：手性分子：没有对称面、对称中心或交替对称没有对称面、对称中心或交替对称轴的分子，不能与其镜象叠合。轴的分子，不能与其镜象叠合。对称轴对分子是否具手性没有决定作用。对称轴对分子是否具手性没有决定作用。返回下页退出上

6、页8.2.3 对映异构体 手性分子手性分子 与与 互为镜象的分子互为镜象的分子对映异构体对映异构体(enantiomers)对映异构体之间关系的特点：相同点：相同点：熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶解度，以及光谱图等物理性质都相同。在与非手性试剂作用时，它们的化学性质也一样。不同点：不同点：对偏振光的作用不同，即比旋光度不同。以及在与手性试剂作用时，化学性质不同。返回下页退出上页8.3 旋光度和比旋光度（手性分子的实验判据）返回8.3.1 物质对偏振光的作用下页退出上页8.3.2 旋光仪工作原理示意图返回下页退出上页能使偏振光的振动方向向右旋的物质，叫做右旋物质，用“d”或“+”

7、表示。能使偏振光的振动方向向左旋的物质，叫做左旋物质，用“l”或“-”表示。8.3.3 物质的旋光性返回下页退出上页 样品的旋光度样品的旋光度C溶液的浓度溶液的浓度(g/mL)，还需注明溶剂若被测物质是纯液体，若被测物质是纯液体，则则C为液体的密度为液体的密度d(g/cm3)l 管长（管长（dm）8.3.4 比旋光度(specific rotation)返回20时，以钠光灯(波长589.3nm，用符号D表示)为光源测得的比旋光度比旋光度比旋光度下页退出 a a 20 20 o oC C=-23.1 23.1o o D D a a 20 20 o oC C=+23.1 23.1o oD D对映异

8、构体对映异构体都有旋光性，二者旋光方向相反，比旋光度绝对值相等。下页退出手性分子的表示和标记 最常见的手性化合物是由于分子结构中含有手性碳原子造成的n含1个手性碳原子n含2个手性碳原子n其它手性分子下页退出上页8.4 含有1个手性碳原子的化合物的对映异构 如果一个碳原子与四个互不相同的基团相连，则这个碳原子没有任何对称因素，叫做不对称碳原子，也叫手性碳原子。在结构式中用*加以标记。手性碳原子上的四个互不相同的基团在空间有两种构型，因此含有一个手性碳原子的化合物一定存在一对对映异构体。返回8.4.1 手性碳原子：下页退出上页乳酸乳酸CH3CH(OH)COOH（乳酸）返回8.4 含有一个手性碳原子

9、的化合物的对映异构下页退出上页2-氯丁烷氯丁烷C2H5CHClCH3（2-氯丁烷）返回8.4 含有1个手性碳原子的化合物的对映异构下页退出上页2-甲基甲基-1-丁醇丁醇C2H5CH(CH3)CH2OH（2-甲基-1-丁醇）返回8.4 含有1个手性碳原子的化合物的对映异构下页退出上页费歇尔投影式：费歇尔投影式：(用于糖和氨基酸的表示用于糖和氨基酸的表示)S型型楔型式：楔型式：(常用常用)8.5 构型的表示方法返回下页退出上页费歇尔投影式：费歇尔投影式：R型型8.5 构型的表示方法楔型式：楔型式：返回下页退出上页8.5 构型的表示方法费歇尔投影式费歇尔投影式(Fischer Projection)

10、：返回动画两个两个竖立竖立的键的键:代表模型中向代表模型中向纸纸面背后面背后伸去的键伸去的键两个两个横向横向的键的键:代表模型中向代表模型中向纸纸面前方面前方伸出的键伸出的键下页退出下页退出下页退出上页R/S标记法标记法：8.6 构型的标记(手性分子的命名)将最小基团置于观察者最远处，然后从大从大到小到小轮转其他三个基团，若轮转方向为顺时针，则为R构型，反之则为S构型。对映异构体命名时，在其名称前加上构型的标记。返回动画基团的大小按照次序规则确定基团的大小按照次序规则确定下页退出上页R/S标记法：标记法：优先次序：优先次序：OHCOOHCH3H命名为：命名为：(R)-2-羟基丙酸羟基丙酸优先次

11、序：优先次序：OHCOOHCH3H命名为：命名为：(S)-2-羟基丙酸羟基丙酸返回下页退出上页在费歇尔投影式上进行在费歇尔投影式上进行R/S标记：标记：最小基最小基团在横团在横线上线上最小基团最小基团在竖线上在竖线上优先次序：优先次序：OHCOOHCH3H命名为：命名为：(R)-2-二羟基丙酸二羟基丙酸优先次序：优先次序：ClC2H5CH3H命名为：命名为：(S)-2-氯丁烷氯丁烷返回下页退出上页在费歇尔投影式标记在费歇尔投影式标记R和和SR型型返回下页退出上页8.7 含有2个手性碳原子化合物的立体异构2-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸有两个手性碳，四种立体异构体有两个手性碳，四种立体异构体(

12、stereo isomers)，两对对映异构体两对对映异构体返回下页退出上页 2,3-二羟基丁二酸二羟基丁二酸(酒石酸酒石酸,tartaric acid）有两个手性碳，三种立体异构体，(1)和(2)为一对对映异构体；(3)和(4)为同一分子，无旋光性，称内消旋体(meso compound)，内消旋体存在对称面。8.7 含有2个手性碳原子化合物的立体异构返回下页退出下页退出下页退出什么是外消旋体?(racemic mixture)下页退出上页费歇尔投影式为重叠式构象费歇尔投影式为重叠式构象返回（2S,3S）酒石酸分子的几种表示方法下页退出手性化合物的获得手性化合物的获得1.1.天然存在天然存在

13、,或经过化学改造合成；或经过化学改造合成；2.2.外消旋体的外消旋体的拆分；拆分；3.3.结晶法、化学法结晶法、化学法，即用一种手性试剂把外消旋混合物中，即用一种手性试剂把外消旋混合物中两个对映体转变成非对映体异构体，然后利用两种非对两个对映体转变成非对映体异构体，然后利用两种非对映体异构体的物理性质差别，将其分开；映体异构体的物理性质差别，将其分开；4.4.生物法生物法，即用微生物（或酶）选择性地将两种对映体中，即用微生物（或酶）选择性地将两种对映体中之一转变成其它化合物，从而达到分离的目的；之一转变成其它化合物，从而达到分离的目的；5.5.外消旋体的外消旋体的色谱分离色谱分离，即用手性色谱

14、柱直接分离对映体，即用手性色谱柱直接分离对映体，或由非手性色谱柱间接分离非对映体异构体；或由非手性色谱柱间接分离非对映体异构体；6.6.不对称合成。不对称合成。下页退出上页D/L标记法：标记法：常见于糖和氨基酸的构型表示常见于糖和氨基酸的构型表示D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛返回下页退出上页D-(-)乳酸L-()乳酸D-(+)甘油醛L-(-)甘油醛D/L标记法：标记法：返回L-氨基酸氨基酸D-六碳糖六碳糖下页退出similar groups aresimilar groups are similar groups aresimilar groups are on the same sid

15、eon the same side on the opposite sideon the opposite side赤式赤式苏式苏式赤式与苏式赤式与苏式下页退出Review of electronic addition to alkenes下页退出Stereochemistry of Stereochemistry of AlkeneAlkene Addition Reactions Addition ReactionsIf an addition reaction creats a chirality center in a compound,that already has a chira

16、lity center,a pair of diastereoisomers will be formed.CH3CH(Cl)CH=CH2 +HBr下页退出对映体过量百分比(%ee,enantiomeric excess),简称ee值%ee=(R-S)/(R+S)x100%=(R)%-(S)%下页退出上页基本内容和重点要求n手性和对映体n旋光度和比旋光度n内消旋体和外消旋体n含有1个和2个手性碳原子化合物的对映异构n分子构型的各种表示方法、构型的确定和标记方法返回 重点要求掌握对映异构、手性碳及手性分对映异构、手性碳及手性分子、旋光度等基本概念，用费歇尔投影式表示子、旋光度等基本概念，用费歇尔

17、投影式表示和标记手性分子的构型和标记手性分子的构型。下页退出8.8 8.8 其它手性化合物其它手性化合物1.含有碳以外的手性原子含有碳以外的手性原子下页退出2.2.不含手性原子的手性分子不含手性原子的手性分子1）有手性轴的手性分子）有手性轴的手性分子（丙二烯型的旋光异构体）（丙二烯型的旋光异构体）下页退出2）联苯型化合物的旋光异构体）联苯型化合物的旋光异构体R1+R2或R3+R4半径之和大于F+CO2H半径之和在RT下即可拆分出旋光异构体，也叫位阻异构体。该类异构体在加热或长时间放置容易发生外消旋化。下页退出3.把手型化合物的旋光异构体4.有手性面的旋光异构体蔻(无手性)六螺并苯(有手性)有手性下页退出作业n8.2，8.4，8.5，8.6，8.12，8.16