工学第八章立体化学课件.pptx

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1、考试大纲要求考试大纲要求考试要求：考试要求：1 1、掌握立体异构、对称因素、手性碳原子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋、掌握立体异构、对称因素、手性碳原子、对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体的概念体的概念 2 2、掌握、掌握FischerFischer投影式的书写方法投影式的书写方法 3 3、掌握、掌握R/SR/S命名法命名法 4 4、掌握利用对称因素判别分子手性的方法、掌握利用对称因素判别分子手性的方法第1页/共45页主要内容纲要主要内容纲要基本概念分子的对称性与手性的关系 构型的表示、标记及确定（重点）含手性碳原子化合物的立体异构（重点）环状化合物的立体异构 （重点）不含手性碳原子化

2、合物的对映异构典型习题及作业第2页/共45页1、同分异构现象分类构造异构立体异构碳链异构(如:丁烷/异丁烷)官能团异构(如:醚/醇)位置异构(如:辛醇/仲辛醇)构型异构构象异构顺反,Z、E异构对映非对映异构同分异构基本概念第3页/共45页手性分子：在立体化学中,不能与镜象叠合的分子。2、手性与对映体的概念手性：一个物体与自身镜象不能叠合，则具有手性。左手和右手不能叠合 左右手互为镜象对映体：分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的两种分子。分子的手性是存在对映体的必要和充分条分子的手性是存在对映体的必要和充分条件件.第4页/共45页例例:乳酸乳酸(2-羟基丙酸羟基丙酸CH3-CHOH-CO

3、OH)的立体结构：的立体结构：乳酸的分子模型图两个乳酸模型不能叠合，组成一对对映异构体。3、对映异构体【动画演示】第5页/共45页生活中的对映体(1)-镜象第6页/共45页生活中的对映体(2)-镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象第7页/共45页4、旋光性和比旋光度A.旋光性，由旋光仪测定，如下所示：只在一个平面上振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光。对映异构旋光性相反【动画演示】第8页/共45页式中:C-溶液浓度(g/mL);-管长(dm)若被测得物质是纯液体,则按下式换算:式中:-液体的密度(g/cm3).B.比旋光度的测定与换算C.比旋光度的表示方法例:在20时,以钠光灯为光源测得葡萄糖

4、水溶液的比旋光度为右旋52.5,记为:(“D”代表钠光波长)比旋光度:第9页/共45页 要要考考察察的的对对称称因因素素有有对对称称轴轴、对对称称面面、对对称称中中心心、交替对称轴。交替对称轴。有2重对称轴的分子(2-丁烯)分子的对称性与手性的关系1、对称轴第10页/共45页有对称面的分子(氯乙烷)2、对称面【动画演示】第11页/共45页有对称中心的分子3、对称中心第12页/共45页4、交替对称轴4【动画演示】第13页/共45页 有对称面、对称中心、交替对称轴的分子是非手性子；对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。分子的手性是对映体存在的必

5、要和充分条件。总结：分子的对称性与手性的关系：第14页/共45页构型的表示、标记及确定构型的表示、标记及确定一、构型的表示法A、菲舍尔投影式乳酸的分子模型和投影式 书写原则：竖键向纸面背后伸去的键;横键向纸面前方伸出的键.第15页/共45页B、锲形式比较直观二、构型标记法1、D/L标记法 D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 注：D、L与“+、-”没有必然的联系第16页/共45页 2.R/S标记法 A.三维结构：方法：站在最小基团d的对面，然后按先后次序观察其他三个基团。从最大的a经b到c，若是顺时针的，则为“R”；反之，标记为“S”。已知（abcd)B.Fischer 投影式：第17页/共

6、45页 结论：综合上述两种情况：当最小基团处于横键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针，其构型为R；反之，构型为S。当最小基团处于竖键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反之，构型为S。第18页/共45页(2S,3R)-2,3-戊二醇练习：命名第19页/共45页现讨论菲舍尔投影式的变化规律：拓展（1）不能离开纸面翻转。翻转180，变成其对体。【动画演示】第20页/共45页(2)可以旋转180。，但不能旋转90。或270。【动画演示】第21页/共45页【动画演示】第22页/共45页1.在纸面上转动90。,270。，变成其对映体。2.在纸面上转动180。构型不变。3.

7、保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或逆时针地调换位置，构型不变。4.任意两个基团调换偶数次，构型不变。6.任意两个基团调换奇数次，构型改变。总结:Fischer投影式的转换规则第23页/共45页 构型各表示方法的转变：（楔形式、纽曼投影式、锯架式、费歇尔投影式）第24页/共45页三、构型的确定三、构型的确定甘油醛方法：现指定（）为右旋甘油醛的构型，（）则为左旋甘油醛的构型。利用反应过程中与手性碳原子直接相连的键不发生断裂，以保证手性碳原子在构型不发生变化。第25页/共45页右旋甘油醛左旋乳酸指定右旋的甘油醛为此构型。得出此相对构型的乳酸为左旋（测）D-D-例：第26页/共45页手性碳原子

8、：手性碳原子：四个互不相同四个互不相同的基团相连的碳原子的基团相连的碳原子。含手性碳原子的化合物的对映异构结论：含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子1、含有一个手性碳原子第27页/共45页例：乳酸例：乳酸外消旋体：由等量的对映体相混合而成的混合物.结论：只含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，有对映异构体。第28页/共45页2、含两个手性碳原子 A、含两个不同手性碳原子化合物的对映异构。结论：异构体数目 2n=4 （n2）对映体数目 2 n 1=2（2 1）=2（对）第29页/共45页 B、含两个相同手性碳原子化合物的对映异构 结论：异构体数目 2n 13（n2）对映体数目 1（对）外消

9、旋体与内消旋体的区别：a、二者均无旋光性，b、但外消旋体是混合物，一对对映体；内消旋体是纯化合物。第30页/共45页A、立体异构、立体异构2n种。种。3、含有多个手性碳原子化合物的立体异构例:2-羟基-3-氯丁二酸的立体异构对映体：(I)和(II);(III)和(IV).外消旋体：(I)和(II)；(III)和(IV)；非对映体：(I)和(III)或(IV)；(II)和(III)或(IV)第31页/共45页例例:酒石酸酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构的立体异构 OH OH*(I)和(II)是对映体;(III)和(IV)是同一种物质（内消旋体）差向异构体：(I)和(IV)；(II

10、)和(III)I II III IV(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)B、立体异构数目少于2n第32页/共45页 结论：当含有多个手性碳原子时，其异构体数目规律如下：旋光异构体的数目=2 n-1 n为偶数：内消旋体的数目=2 n/2-1 立体异构体总数=2 n 1+2 n/2 1 立体异构体总数=2 n 1 n为奇数：内消旋体的数目=2(n 1)/2第33页/共45页不含手性碳原子化合物的对映异构不含手性碳原子化合物的对映异构1、丙二烯型丙二烯bdcaabcd结论：该类化合物当ab且cd时，为手性分子。第34页/共45页 2.联苯型化合物注意：两个苯环无需垂直，只要不在一

11、个平面即可如：对映体第35页/共45页基团的阻转能力大小：I2Br2Cl2CH3NO2COOHNH2OCH3OHFH结论：联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同，分子就具有手性。第36页/共45页看要考察的碳原子所在的环左右是否具有对称性，若无对称性则相当于两个不一样的官能团，则该碳原子是手性碳原子。如有所示结构中：环状化合物手性碳原子的判断：薄荷醇的平面式几个*？几个光学异构体?8个环状化合物的立体异构 有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。第37页/共45页1、三元环 A、A型二取代：有三个异构体。2.A、B型二取代：有 2 2=4 个异构体，

12、两对对映体。第38页/共45页2、四元环 注意：偶数环的二取代，其对映异构的数目与取代基的位置有关。第39页/共45页本部分内容参考书目：本部分内容参考书目：螺旋结构和旋光性，螺旋结构和旋光性，尹玉英，尹玉英，化学通报，化学通报，19931993，1010，1-1-9 9。关于对位二取代环丁烷内消旋体的讨论，关于对位二取代环丁烷内消旋体的讨论，罗一鸣，罗一鸣，化学通报，化学通报，19931993，8 8，37-3837-38。立体化学立体化学 袁云程编，大连理工大学出版社，袁云程编，大连理工大学出版社，19901990；第40页/共45页习题习题一用R/S标记下列化合物的构型(2R,3R)(1

13、S,2R)(2S,3R)(2R,3R)(S)(R)(R)(R)第41页/共45页二判断下列各对化合物之间的关系对映体 非对映体 第42页/共45页 某醇某醇C5H10O（A）具有旋光性。催化加氢后，生成的）具有旋光性。催化加氢后，生成的醇醇C5H12O（B）没有旋光性。试写出（）没有旋光性。试写出（A）和（）和（B）的结构式。）的结构式。推断结构题答案：A CH2=CHCHOHCH2CH3 B CH3CH2CHOHCH2CH3同一种物质 本部分内容参考书目：有机化学习题精解 冯骏材 编 科学出版社有机化学学习指南 高鸿宾主编 高教出版社第43页/共45页课后作业课后作业自学外消旋体的拆分，手性合成等内自学外消旋体的拆分，手性合成等内容。容。P176P1761 1、2 2、3 3、4 4、6 6、1111第44页/共45页45感谢您的观看！第45页/共45页