有机化合物的立体结构精选PPT.ppt

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1、关于有机化合物的立体结构第1页，讲稿共84张，创作于星期二第一节、第一节、有机化合物的结构有机化合物的结构结构(structure)分子中原子间的排列次序，原子相互间的立体位置、化学键的结合状态以及分子中电子的分布状况等各项内容的总和。分子的性质不仅取决于其元素组成，更取决于分子的结构。“结结构决定性构决定性质质，性，性质质反映反映结结构构”，这是有机化学教与学的主线。构造分子中原子间相互相互连连接的接的顺顺序序叫做分子的构造，反应分子中原子互相连接的方式和次序的式子被称为构造式。构造式能够反应构造异构体第2页，讲稿共84张，创作于星期二构造式的表示方法构造式的表示方法路易斯式书写麻烦短线式较

2、麻烦 缩简式较为常用键线式较为常用2-甲基丙醇的表示方法：第3页，讲稿共84张，创作于星期二第4页，讲稿共84张，创作于星期二1、有机化合物的异构现象有机化合物的异构现象碳架异构体碳架异构体位置异构体位置异构体官能团异构体官能团异构体互变异构体互变异构体价键异构体价键异构体构型异构体构型异构体构象异构体构象异构体几何异构体几何异构体旋光异构体旋光异构体交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象构造异构体构造异构体 同同分分异异构构体体（结结构构异异构构体体）立体异构体立体异构体电子互变异构体电子互变异构体 分子式相同分子式相同,结构不同的化合物称为同分异构体结构不同的化合物称为同分异构体,也叫结

3、构异构体。也叫结构异构体。第二节、有机化合物的异构第二节、有机化合物的异构第5页，讲稿共84张，创作于星期二 碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体。碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体。位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体。产生的异构体。官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体。官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体。构造异构体：因分子中原子的连结次序不同或者键合性质构造异构体：因分子中原子的连结次序不同或者键合性质 不同而引起的异构体。不同而引起的异构体。第6页，讲稿共84张，创作于星期二 互变异构体互

4、变异构体:因分子中某一原子在两个位置迅速移动而因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体。产生的官能团异构体。价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体 构造简式并非万能，有些异构体如立体异构，就无法表示。因此必需有更加精确的表示方法第7页，讲稿共84张

5、，创作于星期二大黄蜂大黄蜂第8页，讲稿共84张，创作于星期二第三节、立体异构第三节、立体异构立体化学：立体化学：研究有机物分子的三度空间结构即立体结构及其对化合研究有机物分子的三度空间结构即立体结构及其对化合物物理性质和化学反应的影响。物物理性质和化学反应的影响。立体异构立体异构：分子组成与构造相同，但原子在空间的排列方式不同的化合：分子组成与构造相同，但原子在空间的排列方式不同的化合物称为立体异构。物称为立体异构。旋光性是识别对映异构体的最重要的方法旋光性是识别对映异构体的最重要的方法第9页，讲稿共84张，创作于星期二（1）旋光性及比旋光度）旋光性及比旋光度 光是一种电磁波，光波的振动方向与

6、光的前进方向垂直。光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。如果让光通过一个象栅栏一样的如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜棱镜(起偏镜起偏镜)就不是就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种只在一个平面振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。只在一个平面振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。第10页，讲稿共84张，创作于星期二那么，偏振光能否透过第二个那么，偏振光能否透过第二个Nicol

7、 棱镜棱镜(检偏镜检偏镜)取取 决于两个决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否则不能通过。棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质。第11页，讲稿共84张，创作于星期二结论：结论：物质有两类：物质有两类：（1）旋光性物质）旋光性物质能使偏振光振动面旋转的性质，能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。（2）非旋光性物质）非旋光性物质不具有旋光性的物质，叫做不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。

8、非旋光性物质。旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以以“”表示。表示。第12页，讲稿共84张，创作于星期二旋光仪旋光仪(polarimeter)第13页，讲稿共84张，创作于星期二 但旋光度但旋光度“”不是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响，为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光多因素的影响，为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度度来表示：来表示：式中：式中：为旋光仪测得试样的旋光度为旋光仪测得试样的旋光度C为试样的质量浓度，单位为试样的质量浓度，单位 g/mL;若试样

9、为纯液体则为密度。若试样为纯液体则为密度。l 为盛液管的长度，单位为盛液管的长度，单位 dm。t 测样时的温度。测样时的温度。为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以D表示。）表示。）tD第14页，讲稿共84张，创作于星期二 旋光性旋光性-能旋能旋转转偏正光的振偏正光的振动动方向的性方向的性质质叫旋光性叫旋光性 旋光性物质旋光性物质(或叫或叫光活性物质光活性物质)-具有旋光性的物具有旋光性的物质质.右旋物质右旋物质-能使偏正光的振动方向向右旋的物质能使偏正光的振动方向向右旋的物质.通常用通常用“d”或或“+”表示右旋表示右旋.左旋物质左旋物质-能使偏正光

10、的振动方向向左旋的物质能使偏正光的振动方向向左旋的物质.通常用通常用“”或或 “-”表示左旋表示左旋.旋光度旋光度-偏正光振动方向的旋转角度偏正光振动方向的旋转角度.用用“”表表示示.对对映映体体是是一一对对相相互互对对映映的的手手性性分分子子,它它们们都都有有旋旋光光性性,两两者的旋光方向相反者的旋光方向相反,但旋光能力是相同的但旋光能力是相同的.旋光性的表示方法旋光性的表示方法:在有机化学中在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性凡是手性分子都具有旋光性(有些手有些手性分子旋光度很小性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性而非手性分子则没有旋光性.第15页，讲稿共84张，创作于星期二0.

11、5克胆甾醇溶于20ml氯仿中，装入1分米长的测量管中，得旋光度为-0.76度，（1）求比旋光度。（2）将溶质增加到1克，（3）增加溶液20ml，（4）测量管增加一倍如何确定一个+60的右旋体不是-300的左旋体？将浓度或者长度减半-30.4，-0.38，-1.52，-0.38第16页，讲稿共84张，创作于星期二（2）外消旋体和内消旋体）外消旋体和内消旋体1.外消旋体（外消旋体（dl）:等量对映体相互混合而得到的非光活性的混合物称之等量对映体相互混合而得到的非光活性的混合物称之。外消旋体与对映体之间差别：外消旋体无光活性，对映体则有。(S)-(+)-乳酸乳酸 (R)-(-)-乳酸乳酸 ()-乳酸

12、乳酸 mp 53oC mp 53oC mp 18oC D=+3.82 D=-3.82 D=0 pKa=3.79(25oC)pKa=3.83(25oC)pKa=3.86(25oC)外消旋乳酸外消旋乳酸第17页，讲稿共84张，创作于星期二2.内消旋体（内消旋体（meso-）由于分子中含有相同手性碳原子，分子两半部分互为镜像而使由于分子中含有相同手性碳原子，分子两半部分互为镜像而使分子内旋光性抵消的化合物称之。分子内旋光性抵消的化合物称之。内消旋体也无旋光性，本身为单一化合物内消旋体也无旋光性，本身为单一化合物。第18页，讲稿共84张，创作于星期二（一）手性和对映异构（一）手性和对映异构人的左右手是

13、不能完全重叠的，就象“实物”与“镜像”的对映关系，互称为对映体。手性（手性（chiral）：一个物体若自身与其镜像不能重叠。对映异构现象对映异构现象：任何一个有机物的分子，若与其镜像不能重叠，称对映异构现象。(手性分子）（3）对映异构中的基本概念）对映异构中的基本概念第19页，讲稿共84张，创作于星期二以乳酸为例：以乳酸为例：对映体分子具有相同的构造，即他们在原子或基团连接方式上完全相同，只是原子或 基团在空间的排列方式不同。异构体之间互变，必须断裂分子中的两个键。对映异构体对映异构体（enantiomers）：一个化合物的分子与其镜像不能相互重合，称这两个分子为对映异构体。C1称为手性碳，用

14、C*表示实物和镜象关系的两个化合物互称对映异构体。实物和镜象关系的两个化合物互称对映异构体。第20页，讲稿共84张，创作于星期二8.1 手性和对映体手性和对映体生活中的对映体(1)-镜象沙漠胡杨沙漠胡杨第21页，讲稿共84张，创作于星期二生活中的对映体(2)-镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象左右手互为镜象第22页，讲稿共84张，创作于星期二（二）、手性的判断（二）、手性的判断有机分子是否有手性，与分子的对称性有关。(a)对称因素对称因素：对称中心、对称轴，对称面对称中心、对称轴，对称面。1.对称中心（对称中心（）设想分子中有一个点，设想分子中有一个点，从分子中任一个原子出发，向这个点作一直

15、线，再从此点将直线延长出去，则在与该点前一段等距离处，可遇到一同样的原子，该点称为分子的对称中心。第23页，讲稿共84张，创作于星期二2.对称轴（对称轴（CnCn）以设想直线为轴旋转以设想直线为轴旋转360。/n，得到与原分子相同的分子，该得到与原分子相同的分子，该直线称为直线称为n重对称轴（又称重对称轴（又称n阶对称轴）。阶对称轴）。3.对称面（对称面（m）设想分子中有一平面设想分子中有一平面，它可把分子分为互为镜像的两半，该面称为对称面第24页，讲稿共84张，创作于星期二4.交替对称轴（旋转反映轴）（交替对称轴（旋转反映轴）（SnSn）设想分子中有一条直线设想分子中有一条直线,当分子以此直

16、线为轴旋转当分子以此直线为轴旋转360/n后后,再用一再用一个与此直线垂直的平面进行反映个与此直线垂直的平面进行反映(即作出镜象即作出镜象),如果得到的镜象与原来如果得到的镜象与原来的分子完全相同的分子完全相同,这条直线就是交替对称轴这条直线就是交替对称轴.()旋转旋转90后得后得(),()作镜象得作镜象得(),()等于等于()有有4重交替对称轴的分子重交替对称轴的分子第25页，讲稿共84张，创作于星期二A:非非手手性性分分子子凡凡具具有有对对称称面面、对对称称中中心心或或交交替替对对称称轴轴的分子的分子.B:手手性性分分子子既既没没有有对对称称面面,又又没没有有对对称称中中心心,也也没没有有

17、4重重交交替替对对称称轴轴的的分分子子,都都不不能能与与其其镜镜象象叠叠合合,都都是是手手性分子性分子.C:对对称称轴轴的有无的有无对对分子是否具有手性没有决定作用分子是否具有手性没有决定作用.在在有有机机化化学学中中,绝绝大大多多数数非非手手性性分分子子都都具具有有对对称称面面或或对对称称中中心心,或者同时还具有或者同时还具有4重对称轴重对称轴.没没有有对对称称面面或或对对称称中中心心,只只有有4重重交交替替对对称称轴轴的的非非手手性性分分子子是是个别的个别的.对称性与手性的关系对称性与手性的关系:手性分子的一般判断手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面只要一个分子既没有对称面,又又没

18、有对称中心没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子就可以初步判断它是手性分子.第26页，讲稿共84张，创作于星期二(b)手性因素手性因素分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。使分子具分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。使分子具有手性的几何因素是手性中心和手性面。有手性的几何因素是手性中心和手性面。1.手性中心（手性中心（chiral center）：能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架常见的手性中心有常见的手性中心有C*，P*，N*等。等。手性中心特点手性中心特点：手性中心原子各连有不同的原子或基团手性中心原子各连有

19、不同的原子或基团。第27页，讲稿共84张，创作于星期二2.手性面（手性面（chiral plane）：）：分子的手性由于某些基团对分子中某一平面的不同分布而引起，此平面称为手性面。第28页，讲稿共84张，创作于星期二（c）判别手性分子的依据判别手性分子的依据 至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有交替对称轴大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数。而无对称面或对称中心的化合物是少数。既无对称面也没有对称中心的，一般判定为是手性分子既无对称面也没有对称中心的

20、，一般判定为是手性分子 分子的手性是对映体存在的充分和必要条件分子的手性是对映体存在的充分和必要条件。A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与其镜象重叠，有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。是非手性分子；反之，为手性分子。当分子中只有一个当分子中只有一个C*，分子一定有手性分子一定有手性第29页，讲稿共84张，创作于星期二第四节、第四节、含一个手性碳的化合物的对映异构体含一个手性碳的化合物的对映异构体具有镜像与实物关系的一对旋光异构体。具有镜像与实物关系的一对旋光异构体。(S)-(+)-乳酸乳酸 (R)-(-)-乳酸乳酸 ()-乳酸乳酸

21、mp 53oC mp 53oC mp 18oC D=+3.82 D=-3.82 D=0 pKa=3.79(25oC)pKa=3.83(25oC)pKa=3.86(25oC)外消旋乳酸外消旋乳酸第30页，讲稿共84张，创作于星期二对映异构体对映异构体有左旋和右旋两种异构体，如何表示？对映异构体的性质对映异构体的性质 1 结构：镜影与实物关系。结构：镜影与实物关系。2 内能：内能相同。内能：内能相同。3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境中有区别。在手性环境中有区别。4 旋光能力相同，旋光方向相反。旋光能力相同，旋光方向相反。第31页，讲稿共84

22、张，创作于星期二（一）对映异构体的表示方法（一）对映异构体的表示方法用分子模型可清楚地表示出手性碳原子的构型，但不方便。1.1.透视式（三维结构）透视式（三维结构）2.Fischer 投影式投影式第32页，讲稿共84张，创作于星期二1.1.透视式（三维结构）透视式（三维结构）写法：写法：将手性碳表示在纸面上，用实线表示纸面上的键，用虚线表示伸向纸后方的键，用锲形键表示伸向纸前方的键。（手势法）如，乳酸：2.费歇尔（费歇尔（Fisher）投影式投影式写法：写法：将手性碳原子所连基团中两个基团处于水平面，朝向观察者，另两个基团处于垂直方向，朝后，然后向纸面投影，横前竖后。横前竖后。第33页，讲稿共

23、84张，创作于星期二注意：一般，将碳链置于竖直键上，氧化态最高的基团处于最上端注意：一般，将碳链置于竖直键上，氧化态最高的基团处于最上端该费歇尔式不符合以上原则，怎么办？分子旋转分子旋转180。第34页，讲稿共84张，创作于星期二次序规则（1）最高优先（4）最低原子序数高，则次序高，（同位素）（卤素）第一原子相同，则比较第二原子（丁基）双键相当于相同原子（双键，三键，羰基）第35页，讲稿共84张，创作于星期二 使用费歇投影尔式需注意的几个问题使用费歇投影尔式需注意的几个问题：（i）不能离开纸面翻转，否则将改变原化合物构型。（ii）在纸面上旋转90或其奇数倍，则改变构型；旋转90的偶数倍，则保持

24、原构型。第36页，讲稿共84张，创作于星期二（iv）若通过奇数次调换手性碳所连基团，则转换为其对映体，通过偶数次调换，则保持原构型。（iii）若固定某一基团，而使另三个基团按顺时针或反时针方向依次调位次，将保持原构型不变。第37页，讲稿共84张，创作于星期二将费歇尔式转换为纽曼投影式步骤：将费歇尔式转换为纽曼投影式步骤：第38页，讲稿共84张，创作于星期二1.不能离开纸面翻转。翻转不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。，变成其对映体。2.在纸面上转动在纸面上转动90。,270。，变成其对映体。，变成其对映体。3.在纸面上转动在纸面上转动180。构型不变。构型不变。4.保持保持1个基团固

25、定，而把其它三个基团顺时针或逆时个基团固定，而把其它三个基团顺时针或逆时针地调换位置，构型不变。针地调换位置，构型不变。5.任意两个基团调换偶数次，构型不变。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。任意两个基团调换奇数次，构型改变。总结总结:Fischer投影式的转换规则投影式的转换规则基团连接在手性原子上基团连接在手性原子上第39页，讲稿共84张，创作于星期二（二）对映异构体构型的命名（二）对映异构体构型的命名菲舍尔投影式、锲形式看不出左、右旋；旋光仪可测，菲舍尔投影式、锲形式看不出左、右旋；旋光仪可测，但不能判断构型。但不能判断构型。甘油醛甘油醛 现现指指定

26、定（）为为右右旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型(D)（）则则为为左左旋旋甘甘油醛的构型。油醛的构型。(L)以以甘甘油油醛醛这这种种人人为为的的构构型型为为标标准准，再再确确定定其其他他化化合合物物的的相对构型相对构型关联比较法。关联比较法。利利用用反反应应过过程程中中与与手手性性碳碳原原子子直直接接相相连连的的键键不不发发生生断断裂裂，以保证手性碳原子在构型不发生变化。以保证手性碳原子在构型不发生变化。第40页，讲稿共84张，创作于星期二D、L与与“+、-”没有必然的联系没有必然的联系右旋甘油醛右旋甘油醛左旋乳酸左旋乳酸指定右旋的甘油指定右旋的甘油醛为此构型。醛为此构型。得出此相对构型的乳酸为左旋

27、（测）得出此相对构型的乳酸为左旋（测）D-D-例：例：第41页，讲稿共84张，创作于星期二 两种甘油两种甘油醛醛的的绝对绝对构型构型：右旋酒石酸右旋酒石酸铷钠铷钠的的绝对绝对构型：构型：（1）关）关联联比比较较法得出此构型，法得出此构型，测测得得结结果果为为右旋。右旋。（2）X光光衍衍射射直直接接确确定定右右旋旋酒酒石石酸酸铷铷钠钠与与此此推推出出的的构构型型一一致。致。（3）所所以以人人为为指指定定的的甘甘油油醛醛的的构构型型也也是是其其绝绝对对构构型型。以以此此为标为标准确定的其它相准确定的其它相对对构型也是构型也是绝对绝对构型。构型。注意注意：从构型上不能判定物质是否是左右旋；本节内从构

28、型上不能判定物质是否是左右旋；本节内容只表明左右旋某物质是什么形式的构型（分子中各原容只表明左右旋某物质是什么形式的构型（分子中各原子或基团在空间的排列方式）。子或基团在空间的排列方式）。第42页，讲稿共84张，创作于星期二构构造造相相同同，构构型型不不同同的的异异构构体体在在命命名名时时，有有必必要要对对它它们们的的构构型型给给以一定的以一定的标记标记。如乳酸：如乳酸：CH3CHOHCOOH 有两种构型。有两种构型。构型的构型的标记标记方法有两种：方法有两种：（以甘油（以甘油醛为对醛为对照照标标准）：准）：右右旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型定定为为D型型，左左旋旋甘甘油油醛醛的的构构型型定定为

29、为L型型。凡凡通通过过实实验验证证明明其其构构型型与与D-相相同同的的化化合合物物，都都叫叫D型型，在在命命名名时时标标以以“D”。而而构构型型与与L-甘甘油油醛醛相相同同的的，都都叫叫L型，在命名型，在命名时标时标以以“L”。例：左旋乳酸：例：左旋乳酸：D-(-)-乳酸乳酸;右旋乳酸右旋乳酸:L-(+)-乳酸乳酸构型的标记构型的标记（1）过去常用）过去常用DL法法 D、L只表示构型，而不表示旋光方向。只表示构型，而不表示旋光方向。旋光方向以旋光方向以“+”(右旋右旋)、“-”(左旋左旋)表示。表示。第43页，讲稿共84张，创作于星期二（2）R、S命名法：命名法：R、S命名法是根据手性碳所连四

30、个基团在空间的排列次序来标记的。R、S构型法规则构型法规则：把C*四个基团中最小的放于离观测者最远的位置，来观察其他三个基团的顺序，若按顺序规则，三者的排列从最优基团到次优基团，到最小基团，若为顺时针，则其构型用若为顺时针，则其构型用R表示表示；反之，用S表示。例如：第44页，讲稿共84张，创作于星期二例如：例如：R-S标记标记法法RS顺时针顺时针反时针反时针基团次序为：基团次序为：abcd第45页，讲稿共84张，创作于星期二例1例2若最小基团不在最远处，可通过基团对调偶次数的方法，将其调换到所需位置。第46页，讲稿共84张，创作于星期二例3.例4.费歇尔投影式：若次序最小的基团在竖键上，可直

31、接将其它三个基团在平面内按大小顺序确定其构型。若最小基团在横键上，怎么办？第47页，讲稿共84张，创作于星期二（1）先先将将次次序序排排在在最最后后的的基基团团d放放在在一一个个竖竖立立的的（即即指指向向后方的）后方的）键键上。然后依次上。然后依次轮轮看看a、b、c。（2）如如果果是是顺顺时时针针方方向向轮轮转转的的，则则该该投投影影式式代代表表的的构构型型为为R型；如果是逆型；如果是逆时针时针方向方向轮转轮转的，的，则为则为S型。型。c 菲舍尔投影式中菲舍尔投影式中R-S标记法：标记法：基团次序为：基团次序为：abcd最小的基团d放在竖键上.顺时针顺时针逆时针逆时针(一一)若标记分子的菲舍尔

32、投影式中的若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在是在竖竖键键上上第48页，讲稿共84张，创作于星期二顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型顺时针方向轮转的，则该投影式代表的构型为为S型；如果是逆时针方向轮转的，则为型；如果是逆时针方向轮转的，则为R型。型。基团次序为：基团次序为：abcd(二二)若标记分子的菲舍尔投影式中的若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在是在横键横键上上最小的基团d放在竖键上.最小的基团d放在横键上.顺时针顺时针逆时针逆时针第49页，讲稿共84张，创作于星期二分子中有多个手性碳原子的化合物分子中有多个手性碳原子的化合物,命名时可命名时可用用R-S标记法将每个手性碳原子的构型一一标

33、标记法将每个手性碳原子的构型一一标出。例如：出。例如：C-2所连接的四个基团的次序所连接的四个基团的次序:OH CHOHCH2CH3 CH3 HC-3所连接的四个基团的次序所连接的四个基团的次序:OH CHOHCH3 CH2CH3 HRS第50页，讲稿共84张，创作于星期二(2S,3R)-2,3-戊二醇戊二醇命名：命名：将手性碳原子的位次连同构型写在括号里：将手性碳原子的位次连同构型写在括号里：第51页，讲稿共84张，创作于星期二注意注意:R和和S是手性碳原子的构型根据所连基团的排列顺序是手性碳原子的构型根据所连基团的排列顺序所作的标记所作的标记.在一个化学反应中在一个化学反应中,如果手性碳原

34、子构型保持不变如果手性碳原子构型保持不变,产物的构产物的构型与反应物的相同型与反应物的相同,但它的但它的R或或S标记却不一定与反应物的相标记却不一定与反应物的相同同.反之反之,如果反应后手性碳原子的构型发生了转化如果反应后手性碳原子的构型发生了转化,产物构产物构型的型的R或或S标记也不一定与反应物的不同标记也不一定与反应物的不同.因因为为经经过过化化学学反反应应,产产物物的的手手性性碳碳原原子子上上所所连连接接的的基基团团与与反反应应物物的的不不样样了了,产产物物和和反反应应物物的的相相应应基基团团的的排排列列顺顺序可能相同序可能相同,也可能不同。也可能不同。产产物物构构型型的的R或或S标标记

35、记,决决定定于于它它本本身身四四个个基基团团的的排排列列顺顺序序,与反应时构型是否保持不变无关。与反应时构型是否保持不变无关。第52页，讲稿共84张，创作于星期二例如：例如：RS第53页，讲稿共84张，创作于星期二含有一个手性碳原子的化合物有一对对映体。含有一个手性碳原子的化合物有一对对映体。分子中若有多个手性碳原子，立体异构的数目就分子中若有多个手性碳原子，立体异构的数目就要多些：若含有要多些：若含有n个手性碳原子个手性碳原子的化合物，的化合物，最多最多可以可以有有2n种立体异构。种立体异构。有些分子的立体异构数目有些分子的立体异构数目少于少于 2n这个最大数。这个最大数。第五节、含两个手性

36、碳原子的化合物第五节、含两个手性碳原子的化合物第54页，讲稿共84张，创作于星期二例例:2-羟基羟基-3-氯丁二酸氯丁二酸HOOC-CH-CH-COOH的的立体异构立体异构 OH Cl*这四种异构体中这四种异构体中(I)和和(II)是对映体是对映体;(III)和和(IV)是是对映体对映体.(I)和和(II)等等量量混混合合物物是是外外消消旋旋体体；(III)和和(IV)等等量量混混合合物物也也是是外消旋体。外消旋体。第55页，讲稿共84张，创作于星期二非非对对映映体体(I)和和(III)或或(IV)以以及及(II)和和(III)或或(IV)也也是是立立体体异异构构，但但它它们们不不是是互互为为

37、镜镜象象，不不是是对对映映体体，这这种种不不对对映映的的立立体体异构体叫做非对映体异构体叫做非对映体.非非对对映映体体旋旋光光度度不不相相同同,而而旋旋光光方方向向则则可可能能相相同同,也也可可能能不不同同,其它物理性质都不相同其它物理性质都不相同:非对映体混合在一起非对映体混合在一起,可以用一般的物理方法将它们分离出来可以用一般的物理方法将它们分离出来.2-羟基羟基-3-氯丁二酸的物理性质氯丁二酸的物理性质第56页，讲稿共84张，创作于星期二例例:酒石酸酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立体异构的立体异构 OH OH*这这四四种种异异构构体体中中(I)和和(II)是是对对映映体体;(I

38、II)和和(IV)是是同同一一种种物质物质(它们可以相互叠合它们可以相互叠合).I II III IV(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)有些分子的立体异构数目少于有些分子的立体异构数目少于2n这个最大数这个最大数第57页，讲稿共84张，创作于星期二(III)通过通过C(2)-C(3)键中心点的垂直线为轴旋转键中心点的垂直线为轴旋转180,就可就可以看出它可以与以看出它可以与(IV)是叠合的是叠合的:以黑点为中心以黑点为中心在纸面上旋转在纸面上旋转180第58页，讲稿共84张，创作于星期二在它的全重叠式构象中可以找到一个在它的全重叠式构象中可以找到一个对称面对称面。在它的对

39、位交叉式构象中可以找到一个在它的对位交叉式构象中可以找到一个对称中心对称中心。所以所以,(III)和和(IV)是是同一种分子同一种分子。(III)既然能与其镜象叠合，它就不是手性分子。因既然能与其镜象叠合，它就不是手性分子。因 此也没有旋光性。此也没有旋光性。这种物质叫这种物质叫 。内消旋体内消旋体 内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们的本质不同.第59页，讲稿共84张，创作于星期二酒酒石石酸酸之之所所以以有有内内消消旋旋体体，是是由由于于它它的的两两个个手手性性碳碳原原子子所所连连接基团的构造完全相同。接基团的构造完全相同。当当这这两两个个手手性

40、性碳碳原原子子的的构构型型相相反反时时，它它们们在在分分子子内内可可以以互互相对映，因此，整个分子不再具有手性。相对映，因此，整个分子不再具有手性。含含有有多多个个手手性性碳碳原原子子的的分分子子却却不不一一定定都都有有手手性性.所所以以:不不能能说说凡凡是含有手性碳原子的分子都是手性分子是含有手性碳原子的分子都是手性分子.内内消消旋旋酒酒石石酸酸(III)和和有有旋旋光光性性的的酒酒石石酸酸(I)或或(II)是是非非对对映映体体,它不仅没有旋光性它不仅没有旋光性,并且物理性质也相差很大：并且物理性质也相差很大：小结小结酒石酸的物理性质酒石酸的物理性质酒石酸熔点/（）右旋（）左旋（）内消旋 1

41、70 170 146+12-120外消旋体外消旋体206第60页，讲稿共84张，创作于星期二又如：又如：含多个不同手性碳不同手性碳的化合物旋光异构体数目为2n 个，2n-1 对对映体。若分子中含有相同手性碳（相同是指两个手性碳原子上所连接的相同是指两个手性碳原子上所连接的基团具有一一对应的关系）基团具有一一对应的关系），则手性异构体数目减少。第61页，讲稿共84张，创作于星期二例如例如：戊醛糖（：戊醛糖（2,3,4,5-四羟基戊醛）四羟基戊醛）:含有三个手性碳原子的化合物最多可能有含有三个手性碳原子的化合物最多可能有23=8种立体种立体异构。异构。第62页，讲稿共84张，创作于星期二如果把戊醛

42、糖的两端氧化成羧基如果把戊醛糖的两端氧化成羧基,就只有四种立体异构体了：就只有四种立体异构体了：像像(III)、(IV)虽然有手性碳原子，却非手性分子虽然有手性碳原子，却非手性分子:所以所以C-3这样的不能对分这样的不能对分子的手性起作用的手性碳原子，叫做子的手性起作用的手性碳原子，叫做假手性碳原子假手性碳原子.(III)、(IV)中中C-3是手性原子（是手性原子（C-2和和C-4所连基团虽构造相同，所连基团虽构造相同，但构型不同）。但构型不同）。RR*？*？RS第63页，讲稿共84张，创作于星期二 含两个手性碳的分子，若在含两个手性碳的分子，若在Fischer投影式中，两个投影式中，两个H在

43、同一侧，称为赤式在同一侧，称为赤式(如如和和)，在不同侧，称为苏式，在不同侧，称为苏式(如如和和)。赤式和苏式赤式和苏式赤式（赤式（Erythro-），），苏式苏式(Threo-)(2R,3R)-(-)-赤藓糖赤藓糖D-赤藓糖赤藓糖(i)(ii)(iii)(iv)(2S,3S)-(+)-赤藓糖赤藓糖L-赤藓糖赤藓糖(2S,3R)-(+)-苏阿糖苏阿糖D-苏阿糖苏阿糖HOCH2-CH(OH)-CH(OH)-CHO(2R,3S)-(-)-苏阿糖苏阿糖S-苏阿糖苏阿糖(i)(ii)对映体，对映体，(iii)(iv)对映体。对映体。(i)(iii),(i)(v),(ii)(iii),(ii)(v)为非

44、对映体。为非对映体。第64页，讲稿共84张，创作于星期二差向异构体差向异构体两个含多个不对称碳原子的异构体，如果，只有一个不对两个含多个不对称碳原子的异构体，如果，只有一个不对称碳原子的构型不同，则这两个旋光异构体称为差向异构称碳原子的构型不同，则这两个旋光异构体称为差向异构体。如果构型不同的不对称碳原子在链端，称为端基差向体。如果构型不同的不对称碳原子在链端，称为端基差向异构体。其它情况，分别根据异构体。其它情况，分别根据C原子的位置编号称为原子的位置编号称为Cn差差向异构体。向异构体。第65页，讲稿共84张，创作于星期二()阿拉伯糖阿拉伯糖()来苏糖来苏糖()木糖木糖()核糖核糖(i)和和

45、(iii),(ii)和和(iv)是是 C2差向异差向异构体。构体。(i)和和(vii),(ii)和和(viii)是是C3差向异差向异构体。构体。(i)和和(vi),(ii)和和(v)是是C4差向异构差向异构体。体。第66页，讲稿共84张，创作于星期二构型异构、旋光异构、对映异构、非对映异构、差向异构型异构、旋光异构、对映异构、非对映异构、差向异构的关系构的关系1：构型异构：构型异构2：旋光异构：旋光异构3：对映异构：对映异构4：非对映异构：非对映异构5：差向异构：差向异构第67页，讲稿共84张，创作于星期二异构体的判定异构体的判定分子式相同的分子是否能互相叠合异构体分子中原子互相连接的方式和次

46、序是否相同是否互为镜像且不能叠合构造异构体非对映异构体相同的分子立体异构体对映体否否否是是是第68页，讲稿共84张，创作于星期二 外外消消旋旋体体是是由由一一对对对对映映体体等等量量混混合合而而成成，对对映映体体除除旋旋光光方方向向外外，其它物理性质均相同。其它物理性质均相同。用用一一般般的的物物理理方方法法（分分馏馏、分分步步结结晶晶等等）不不能能把把一一对对对对映映体分离开来。必须用特殊方法。体分离开来。必须用特殊方法。拆分拆分将外消旋体分离成旋光体的过程叫将外消旋体分离成旋光体的过程叫“拆分拆分”。拆分的方法一般有以下几种拆分的方法一般有以下几种：（1）利利用用外外消消旋旋体体中中对对映

47、映体体的的结结晶晶形形态态上上的的差差异异，借借肉肉眼眼直直接接辨辨认认，或或通通过过放放大大镜镜进进行行辨辨认认，而而把两种结晶体挑捡分开。把两种结晶体挑捡分开。(目前很少用目前很少用)（2）利利用用某某些些微微生生物物或或它它们们所所产产生生的的酶酶，对对映体中的一种异构体有选择的分解作用。对对映体中的一种异构体有选择的分解作用。外消旋体的拆分外消旋体的拆分机械拆分法：机械拆分法：微生物拆分法：微生物拆分法：第69页，讲稿共84张，创作于星期二（3）用用某某种种旋旋光光性性物物质质作作为为吸吸附附剂剂，使使之之选选择择性性地地吸吸附附外外消消旋旋体体中中的的一一种种异异构构体体（形形成成两

48、两个个非非对映的吸附物）。对映的吸附物）。（4）（晶晶种种结结晶晶法法）：在在外外消消旋旋体体的的过过饱饱和和溶溶液液中中，加加入入一一定定量量的的一一种种旋旋光光体体的的纯纯晶晶体体作作为为晶晶种种，于于是是溶溶液液中中该该旋旋光光体体含含量量多多，在在晶晶种种的的诱诱导导下下优优先先结结晶晶析析出。出。（5）将将外外消消旋旋体体与与旋旋光光性性物物质质作作用用，得得到到非非对对映映体体的的混混合合物物，根根据据非非对对映映体体不不同同的的物物理理性性质，用一般的分离方法将它们分离。如酸：质，用一般的分离方法将它们分离。如酸：选择吸附拆分法：选择吸附拆分法：诱导结晶拆分法诱导结晶拆分法化学拆

49、分法：化学拆分法：第70页，讲稿共84张，创作于星期二 对于酸，拆分步骤可用下列通式表示：对于酸，拆分步骤可用下列通式表示：拆分酸时拆分酸时，常用的旋光性碱主要是生物碱，如：（，常用的旋光性碱主要是生物碱，如：（-）-奎宁、奎宁、（-）-马钱子碱、（马钱子碱、（-）-番木鳖碱；番木鳖碱；拆分碱时拆分碱时，常用的旋光性酸是酒石酸、樟脑，常用的旋光性酸是酒石酸、樟脑-磺酸等。磺酸等。第71页，讲稿共84张，创作于星期二*对对非非酸酸非非碱碱的的外外消消旋旋体体，可可以以设设法法在在分分子子中中引引入入酸酸性性基基团团，然然后后按按拆拆分分酸酸的的方方法法拆拆分分；也也可可以以选选适适当当的的旋旋光

50、光性性物物质质与与外外消旋体作用而生成非对映体的混合物，然后分离。消旋体作用而生成非对映体的混合物，然后分离。例如：例如：拆分醇时拆分醇时（方法方法1）先使醇与丁二酸酐或邻苯二甲酸酐作用生成酸性酯：）先使醇与丁二酸酐或邻苯二甲酸酐作用生成酸性酯：然然后后再再将将这这种种含含有有羧羧基基的的酯酯与与旋旋光光性性碱碱作作用用生生成成非非对对映映体体后分离。后分离。第72页，讲稿共84张，创作于星期二（方方法法2）：或或者者使使醇醇与与如如下下的的旋旋光光性性酰酰氯氯作作用用，形形成成非非对对映映体体的的酯的混合物，然后分离：酯的混合物，然后分离：拆分醛、酮时拆分醛、酮时，可使醛、酮与如下的旋光性的