旋光异构pptPPT学习教案

1、会计学1旋光异构旋光异构ppt二、偏振光和物质的旋光性二、偏振光和物质的旋光性第1页/共84页1. 平面偏振光平面偏振光：只在一个平面上振动的光。Nicolprism 混合光的振动平面 单色光的振动平面 平面偏振光的振动平面 第2页/共84页第3页/共84页shade有旋光性物质溶液有旋光性物质溶液 light无旋光性物质溶液无旋光性物质溶液2. 物质的旋光性物质的旋光性第4页/共84页 能使偏振光的振动平面转动的性质称为物质的旋光性旋光性，这种物质称为旋光性物质旋光性物质或或光活性物质光活性物质。 使偏光振动平面左旋的物质称左旋体左旋体（Dextrorotatory）；向右旋转的物质称右旋体

2、右旋体(Levorotatory)。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称旋光度旋光度。测定旋光度的仪器旋光仪旋光仪。旋 光 仪 原 理 示 意 图第5页/共84页 旋光度的大小取决于物质的浓度、温度、旋光管长度、光的波长及溶剂等因素，在溶剂、温度、光源一定时，旋光度正比于浓度和旋光管长度，即c，l 。比旋光度比旋光度t：1mL含1g旋光性物质的溶液，放在1dm（10 cm）长的样品管中测得的旋光度即该物质的比旋光度，即单位浓度、单位长度的旋光度。溶液中： t t / l c 对纯液体，浓度c用密度表示。温度t一般为室温，光波波长常用钠光D线（586.9 nm和589.3 nm）。“左旋左旋”，用

3、“”表示； “右旋右旋”，用“+”表示。 如，t 92.80 ，表示该物质在20水溶液、钠光光源，比旋光度为左旋92.80。发酵乳酸 t 3.80 ，肌肉乳酸 t +3.80 第6页/共84页三、旋光性和分子结构的关系三、旋光性和分子结构的关系第7页/共84页第8页/共84页判断分子的手性：分子与其镜像重合称为非手性分子；分子与其镜像不重合称为手性分子。第9页/共84页CCH3HBrCCH2CH3BrHCH3CH2CH3 两个分子为实物和镜像的关系：彼此不能重合两个分子为实物和镜像的关系：彼此不能重合，如同人的左、右手一样。，如同人的左、右手一样。2溴丁烷分子模型示意图溴丁烷分子模型示意图第1

4、0页/共84页无对称因素无对称面无对称中心旋光性 手性分子（不对称分子）不对称分子与不对称碳原子不对称分子与不对称碳原子(手性碳原子手性碳原子)： Cadcba b c dC*第11页/共84页2. 对称中心对称中心HHOOCCH2HCOOHHHH2C对称中心CH3CH3H COOHCOOHHHHCHHClClClCHCClH1. 对称面对称面第12页/共84页 既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为手性既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为手性分子。分子。 有对称面、对称中心的分子有对称面、对称中心的分子均可与其镜象重叠，是均可与其镜象重叠，是非手非手性分子；反之，为手性分子。性分子；反

5、之，为手性分子。 结论结论：第13页/共84页HCOOHOHCH3COOHHHOCH3乳酸的两种构型 互相呈实物与镜像的关系，它们的熔点相同，酸性相同，一般化学性质相同，比旋光度数也相同，只是旋光方向相反。这样的异构体叫光学对映体。光学对映体。 （+）-乳酸（-）-乳酸CHH3COHCOOH乳酸1. 对映异构体和外消旋体对映异构体和外消旋体四、含一个不对称碳原子的旋光异构体四、含一个不对称碳原子的旋光异构体第14页/共84页CCH3HOHCH2CH3COHCH3HH3CH2C 对映体对映体 对映体的特点：对映体的特点： 具有相同的分子构造具有相同的分子构造 两者的关系为：实物与镜像两者的关系为

6、：实物与镜像 不能相互重叠不能相互重叠 物理性质相同，化学性质相似物理性质相同，化学性质相似 手性分子一定有其对映体手性分子一定有其对映体 对映体也称旋光异构体对映体也称旋光异构体第15页/共84页第16页/共84页 等量的光学对映体混合时，左旋体所具有的旋光度，恰好被其右旋体抵销，因此失去了旋光性。这种特殊的混合物，称为外消旋体外消旋体。 （）表示外消旋体。第17页/共84页2. 费歇尔（费歇尔（Fisher）投影式）投影式第18页/共84页标准写法标准写法是把碳链写在上下竖立的位置，并把氧化态较高的基团放在碳链的上端，把其它的原子或基团放在左右横向位置。 COHHCOOHCH3投影原则是投

7、影原则是：把与手性碳原子结合的左右横向的两个键伸向手性碳原子的前面 ，即伸向观察者；把上下 竖立的两个键伸向手性碳原子的后面。 常称为“横前竖后横前竖后”，即横键朝前，竖键朝后的意思。 费歇尔（费歇尔（Fisher）投影式）投影式第19页/共84页COHHCOOHCH3HHOCH3COOHCHHOCOOHCH3HOHCH3COOH费歇尔投影式写法注意点：费歇尔投影式写法注意点：1. 投影式不能离开纸面旋转。2. 投影式在纸面旋转180和360，结构保持不变。3. 投影式在纸面旋转90和270，结构变成它的对映体。4. 固定一个基团，其他三个基团依次旋转，构型不变。要求：要求：1.给出费歇尔投影

8、式能想象出立体结构。 2.立体结构能用费歇尔投影式表示。第20页/共84页Fishcher投影式具有严格的投影原则，不能随意改变，应用Fishcher投影式时，应经常考虑到分子的立体结构。应注意注意以下几点： 投影式在纸面上旋转1800时，构型不变，但旋转900时，构型改变成为其对映体。 H OHCH OCH2OH12 3H OCH2OHHH OCH2OH90CH OH 0 321CH2OHCH OOHHCH OHCH O32 321CH2OHCH OOHHHOHCH OCH2OH12 3180 02CH2OHHCH O13CH2OHOHHO第21页/共84页 投影式不能离开纸面旋转。 取代基

9、的位置互换一次或奇数次，构型改变成为其对映体；取代基的位置互换两次或偶数次，构型不变。如固定一个基团，其余三个基团依次作顺时针或逆时针调换，构型不变。 构型改变 构型不变 构型改变HHOHCHOCH2OH12 3OHHCH2OHOHCH2OH 0 321CH2OHCHOOH180HCHOCHO123CH O12 321CH2OHCH OOHHCH2OHCH O12HOH3CH2OHHHO3HCH OOHHOCH2123第22页/共84页对映体的构型也可用伞形式表示，形象直观。但不便于表示含多个手性原子的分子。Exercises：将下列结构表示为Fischer投影式： 321CH OHOHCH2

10、OH3OHHHOCH2CH2OHOH21CHOHCH O12 3CCCH3CCHOOHCH2CH3HHNH2COOHCH2PhCH2OHOHH第23页/共84页3. 构型及其表示方法构型及其表示方法 ,构型构型(相对构型)表示法表示法 绝对构型：原子或基团在空间的真实排列。CCHOHCH2OHOHD - (+) - 甘油醛CCHOHOCH2OHHL -(-) -甘油醛第24页/共84页CCHOHCH2OHOHD -(+) - 甘油醛OCCOOHHCH2OHOHD -(-) -甘油酸CCOOHHCH3OHHD -(-) -乳酸构型不一定是右旋，也不一定是左旋。构型与旋光方向之间没有简单的联系。

11、第25页/共84页,构型表示法构型表示法这种方法根据化合物的实际模型或投影式就能判定构型。 命名原则：命名原则：它先按顺序规则将与手性碳原子所连的 四个原子或基团确定一个从大到小的优先次序（如），然后让次序最小的原子或基团（）远离观察者（向最小基团方向观察）若 的排列次序是顺时针排列就称为型顺时针排列就称为型，相反反时针排列反时针排列 的就称为型。的就称为型。 第26页/共84页第27页/共84页第28页/共84页COHHCOOHCH3R-乳酸R-乳酸COOHHCH3OHC*COOHCH3OHH观察方向观察方向 透视式第29页/共84页COOHHOCH3HC*HOOCH3CHHO观察方向观察方

12、向S-乳酸CCHOHCH2OHOHCCHOHOCH2OHHR-甘油醛S-甘油醛第30页/共84页HCH3ClC2H5HCl（2S，3R）2，3二氯戊烷 R/S 与与 D/L比较比较均表示构型, R/S绝对构型， D/L相对构型含有多个不对称碳原子时， D/L以最后一个不对称碳 原子的构型来定， R/S每一个都需标明。 D/L表示法与/表示法没有对应关系 第31页/共84页第32页/共84页第33页/共84页COOHCOOHOHHClHCH3CH3H OHOHH（2R,3R）-2-羟基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-二羟基丁二醇第34页/共84页五、五、 含有两个不对称碳原子的旋光异构体含

13、有两个不对称碳原子的旋光异构体1. 含两个不相同的不对称碳原子含两个不相同的不对称碳原子HOCH2C*H-C*HCHOOHOH233C*HOCH2-CHCHO-H-OHOH2C*CHO-CHCH2OH-H-OHOH第35页/共84页HCHOOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHCHOOHCH2OHHOHIII(2R,3R)-(-)-赤藓糖D-(-)-赤藓糖(2S,3S)-(+)-赤藓糖L-(+)-(2S,3R)-(-)-苏阿糖D-(-)-(2R,3s)-(+)-苏阿糖L-(+)-第36页/共84页和；和 是对映体和 或 ； 和或 是非对映体非对映体：不仅

14、旋光性不同，其它物理性质不同， 化学性质也不完全相同。 差向异构体：差向异构体：若含有n个不相同的不对称碳原子,则有2n个旋光异构体aRbRad赤型bRaRad苏型第37页/共84页第38页/共84页2. 含两个相同的不对称碳原子含两个相同的不对称碳原子HOOC-CH-CH-COOHOH OH酒石酸HCOOHOHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHCOOHOHCOOHHOH(2R,3S)(2S,3R)(2S,3S)(2R,3R)和是相同化合物和是对映体内消旋体内消旋体 ：含有不对称碳原子的非手性分子，用meso表示。第39页/共84页第40页/共84页酒石酸

15、熔点/ 溶解度/g(100g水)-1相对密度（d20）pKa1pKa2（R,R)酸170+121391.7602.934.32（S,S)酸170-121391.7602.934.32Meso-酸140无1251.6673.114.80（）酸206无20.61.6802.964.2425 D第41页/共84页六、含有不对称碳原子的环状化合物六、含有不对称碳原子的环状化合物 HHbbaH*HHaHbb*第42页/共84页HHbHaH*HHaHbH*HHaHHb*HHHbaH*第43页/共84页HHHaaH*HHaHHa*HHaHaH第44页/共84页七、不含不对称碳原子化合物的旋光异构七、不含不对

16、称碳原子化合物的旋光异构有少数旋光物质的结构中并不含不对称碳原子，但整个分子是手性分子，也具有旋光性。 1.取代的丙二烯型化合物取代的丙二烯型化合物 CCCabdc第45页/共84页2，3-戊二烯第46页/共84页第47页/共84页NO2COOHNO2COOHNO2COOHNO2COOH第48页/共84页第49页/共84页4.含手性面化合物含手性面化合物第50页/共84页5. 含手性杂原子的化合物的对映异构现象含手性杂原子的化合物的对映异构现象第51页/共84页第52页/共84页2 投影式在纸面上旋转1800时，构型不变，但旋转900时，构型改变成为其对映体。 H OHCH OCH2OH12

17、3H OCH2OHHH OCH2OH90CH OH 0 321CH2OHCH OOHHCH OHCH O32 321CH2OHCH OOHHHOHCH OCH2OH12 3180 02CH2OHHCH O13CH2OHOHHO1. 制作模型。第53页/共84页3 取代基的位置互换一次或奇数次，构型改变成为其对映体；取代基的位置互换两次或偶数次，构型不变。如固定一个基团，其余三个基团依次作顺时针或逆时针调换，构型不变。 构型改变 构型不变 构型改变CH O12 321CH2OHCH OOHHCH2OHCH O12HOH3CH2OHHHO3HCH OOHHOCH2123 321CH OHOHCH2

18、OH3OHHHOCH2CH2OHOH21CHOHCH O12 34. 确定构型。第54页/共84页HHCH3COOHBr2HBrCH3COOHBrHCH3COOH+第55页/共84页第56页/共84页第57页/共84页第58页/共84页(1)酸碱的拆分第59页/共84页第60页/共84页第61页/共84页如何拆分? 第62页/共84页第63页/共84页(CH3)2CHCH2CHOHCOOHOHOHCH2CNH2CH3COOH第64页/共84页NNOOOHHO第65页/共84页第66页/共84页第67页/共84页第68页/共84页 在实验误差范围内，两种方法结果相等。若ee或OP为90%，则对映体比例为95:5。第69页/共84页第70页/共84页第71页/共84页第72页/共84页第73页/共84页第74页/共84页1、双分子亲核取代反应（、双分子亲核取代反应（SN2）历程历程OHCHHH+Br慢慢CBrHOHHHCHOHHH+ Br快特点特点 旧键的断裂和新键的形成是同步的若是不对称碳原子，则构型发生瓦尔登反转，瓦尔瓦尔登翻转是登翻转是SN2反应的一个标志反应的一个标志。HBrC2H5CH3NaOH,H2OSN2RHOHC2H5CH3S第75页/共84页中间体是碳正离子，构型发生外消旋化构型发生外消旋化CABDXCABDX+平面结构CABDNuCABDNu50%保持50