化学奥赛立体化学PPT课件

1、顺序规则内容： (1) 比较各取代基或官能团的第一个原子的原子序数，原子序数大者为较优基团。若为同位素，则质量较大的为“较优”基团。例如： IBrClFONCH: (指孤对电子)，DH。第一个原子排在前面的基团为较优基团。第1页/共63页(2) 如果两个基团的第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，以此类推。比较时，按原子序数排列，先比较各组中原子序数大者，若仍相同，再依次比较第二个，第三个例1. 比较-CH2Cl 与-CH3 第一个原子相同，都为 C 。比较与 C 相连的第二个原子， -CH2Cl 的第二个为（Cl、H、H）， -CH3的第二个为（H、H、H），先比较原子序数大者， Cl

2、 H ，因此 -CH2Cl 为“较优”基团。第2页/共63页例2. 比较 -CHClOCH3 与 -CCl(CH3)2 -CHClOCH3 可以写成C(Cl、O、H)，-CCl(CH3)2 可以写成C(Cl、C、C)，第一个原子相同，都为C。比较第二个原子，第二个原子是一组三原子，比较这组中原子序数最大者，又相同都为Cl，比较这组中第二个，OC（若仍相同，继续比较下去），因此： -CHClOCH3 -CCl(CH3)2第3页/共63页例3. 比较-CH2CH2CH2CH3和 -CH2CH2CH3前三个原子都为 C，相同。比较第三个原子上连的原子，丁基C3(C、H、H) ，丙基C3(H、H、H)

3、 ，因此 ， -CH2CH2CH2CH3 -CH2CH2CH3第4页/共63页（3）含有双键或三键的基团，可以分解为连有两个或三个相同原子。 例1. 相当于C1(C,C,H), C2(C,H,H) 相当于C1(C,C,C), C2(C,C,H) 因此 第5页/共63页例2. C1(O,O,H) C1(N,N,N) 相当于相当于 因此第6页/共63页（4）若原子的键不到四个（氢除外），可以加原子序数为零的假想原子（其顺序排在最后），使之达到四个。例：-NH2的孤对电子即为假想原子。第7页/共63页 立体化学是有机化学的重要组成部分.它的主要内容是研究有机化合物分子的三度空间结构(立体结构),及其

4、对化合物的物理性质和化学反应的影响.立体异构体立体异构体分子的构造(即分子中原子相互联结的方式和次序)相同,只是立体结构(即分子中原子在空间的排列方式)不同的化合物是立体异构体.第16章 立体化学第8页/共63页同分异构现象构造异构构造异构constitutional立体异构Stereo-碳链异构(如如: :丁烷丁烷/ /异丁烷异丁烷)官能团异构(如如: :醚醚/ /醇醇)位置异构(如如: :辛醇辛醇/ /仲辛醇仲辛醇)构型异构configurational构象异构conformational顺反,Z、E异构对映非对映异构同分异构isomerism第9页/共63页构造异构构造异构立体异构立体异

5、构顺反异构顺反异构对映异构对映异构：分子不对称引起的立体异构：分子不对称引起的立体异构构象异构构象异构第10页/共63页生活中的对映体 -镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象第11页/共63页（一）手性这种互为实物与镜像关系，但彼此不能重合的现象称这种互为实物与镜像关系，但彼此不能重合的现象称为为手性手性。具有手性的分子叫。具有手性的分子叫手性分子。手性分子。一、手性和对映体一、手性和对映体第12页/共63页（二）手性分子和对映体（二）手性分子和对映体COOHCH3OHHH3COHCOOHH-C*C*OHCH3乳酸分子乳酸分子互为实物与镜像关系，但彼此不能重合的两个化合互为实物与镜像关系，但彼

6、此不能重合的两个化合物，互为物，互为对映异构体对映异构体，简称，简称对映体对映体。第13页/共63页CH3CHCHCH3Cl ClCH3CHCHCH2CH3Cl ClFCBrClHFCHClBr第14页/共63页课堂练习：找出下列化合物中的手性碳原子NO2CHOHHOCH2CHNHCOCHCl2氯霉素PhCPhCOCH2CH3CH2CHN(CH3)2CH3美散痛(Methadone)*第15页/共63页l连二烯型（含有两个互相垂直的平面）（含有两个互相垂直的平面）CCCHClHClCCCHClHClCCCHClHHCCCHClHH第16页/共63页CHCOOHHHOOCCHHOOCHCOOHN

7、O2CO2HNO2CO2HNO2CO2HNO2CO2H第17页/共63页HHHH第18页/共63页非非手性分子手性分子镜像镜像FClClHFClClHFClClHClBrClBrClBrClBrClBrClBr非非手性分子手性分子第19页/共63页(1) (1) 对称面( (镜面) )有对称面的分子 (氯乙烷) 设想分子中有一平面设想分子中有一平面, ,它可以把分子分成互为镜象的它可以把分子分成互为镜象的两半，这个平面就是两半，这个平面就是对称面对称面。用希腊字母。用希腊字母表示。表示。如如: :第20页/共63页第21页/共63页(2) 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在离

8、此点等若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为分子的距离的两端有相同的原子，则该点称为分子的对称中心对称中心。第22页/共63页(3) 对称轴(旋转轴) 设想分子中有一条直线，当分子以直线为轴旋转设想分子中有一条直线，当分子以直线为轴旋转360360。/ n/ n，得，得到与原分子相同的分子，该直线称为到与原分子相同的分子，该直线称为n n重对称轴，用重对称轴，用C Cn n表示表示。CCClClHH分子有对映异构的条件既无对称面，也无对称中心第23页/共63页（四）判断对映体的方法（四）判断对映体的方法1 1、2 2、3 3、若一个分子有若一个分子

9、有，它就具有对映异构现，它就具有对映异构现象，有一对对映体。象，有一对对映体。( () )。第24页/共63页判断下列哪些是手性分子？判断下列哪些是手性分子？练习练习第25页/共63页1、旋光性 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度.,以及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.能使偏振光的振动方向发生旋转的性质叫能使偏振光的振动方向发生旋转的性质叫旋光旋光性性二、旋光性二、旋光性第26页/共63页 一对对映体对偏振光的作用不同，它们一对对映体对偏振光的作用不同，它们都有旋光性都有旋光性, ,两者的旋光方向相反两者的旋光方向相反, ,但旋光能但旋光能力是相同的，也就是说力是相同的，也就是说

10、两者偏转数值相同两者偏转数值相同。第27页/共63页 外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）： 外消旋体 不旋光 mp 18 基本相同 各自发挥其作用 对映体 旋光 mp 53 基本相同 旋光体的生理功能 外消旋体外消旋体可分离可分离成左旋体与右旋体。成左旋体与右旋体。 外消旋体外消旋体等量的左旋体和右旋体的等量的左旋体和右旋体的混合物混合物（或或D D，L L表示）表示） 第28页/共63页 三、含一个手性碳原子化合物的对映三、含一个手性碳原子化合物的对映 异构体异构体含有含有一个手性碳原子一个手性碳原子的化合物的化合物一定是手性分子一定是手性分子。它有两

11、种不同的构型，是互为实物与镜象关系的它有两种不同的构型，是互为实物与镜象关系的立体异构体，称为立体异构体，称为。1 1、对映体、对映体 第29页/共63页CH3C2H5HOHCH3CC2H5OHHCH3C2H5OHHCH3CC2H5OHH四、构型的表示法和构型的标记四、构型的表示法和构型的标记第30页/共63页COOHHCH3OHHCOOHOHCH3HOHCH3COOH乳酸对映体的费歇尔投影式1) 1) 投影原则：投影原则：1 1、 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。2 2、 “横前竖后横前竖后”，即横线表示与即横线表示与C C

12、* *相连的两个键指向纸平面相连的两个键指向纸平面的的 前面前面 ，竖线表示指向纸平面的后面。，竖线表示指向纸平面的后面。3 3、 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在 竖线上端。竖线上端。第31页/共63页CH3HOHOHHCH3CH3OHHHOHCH3IIIC3 转180o23CH3HOHHOHCH323CH3OHHCH3HOH23CH3HOHCH3OHH23IIICH3OHHCH3HOH23I32将主链转至同一方向将主链转至同一方向2CH3HOHHOHCH3III3CH3OHHCH3OHH23HOHCOOHCH3CHCOOH

13、H3CHOHHOHCOOHCH3CHHOOCCH3HHO第32页/共63页2）使用费歇尔投影式应注意的问题：）使用费歇尔投影式应注意的问题： a 、基团的位置关系是、基团的位置关系是“横前竖后横前竖后”； b 、不能旋转、不能旋转90或或270（变为异构体），可以旋（变为异构体），可以旋转转 180（构型不变）（构型不变） ； c 、不能离开纸面旋转。、不能离开纸面旋转。 3）判断不同投影式是否同一构型的方法：）判断不同投影式是否同一构型的方法：（1）、）、 将投影式在纸平面上旋转将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型。，仍为原构型。HOHCOOHCH3HHOCOOHCH3在纸平面180第3

14、3页/共63页（2 2）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针）、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另三个基团的位置，不会改变原构型。调换另三个基团的位置，不会改变原构型。第34页/共63页（3 3）、对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不）、对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：变，对调奇数次则为原构型的对映体。例如：HOCHOCH2OHHHOHCH2OHCHOHOCHOCH2OHHHCHOCH2OHOHOH与H对调一次CHO与 对调一次OH与H对调一次同一构型对映体CH2OH第35页/共63页(1). D / L标记法相对构型C C

15、H HO OC CH H2 2O OH HH HO OH H- - -C CH HO OC CH H2 2O OH HH HH HO O D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 *D、L与 “+、-” 没有必然的联系甘油醛HOHCHOCH2OHHOHCHOCH2OHD-(+)-甘油醛L-(-)-H2NHCOOHRL-氨基酸第36页/共63页 (2). R / S标记法标记法绝对构型绝对构型 R、S命名规则：命名规则：v2 把排序把排序最小最小的基团放在离观察者眼睛的基团放在离观察者眼睛最远的位置最远的位置，观察其余三个基团由观察其余三个基团由大大中中小小的顺序，若是的顺序，若是顺时针顺时针方向

16、，则其构型为方向，则其构型为R，若是，若是反时针方向，则构型为反时针方向，则构型为S。第37页/共63页RS第38页/共63页（1） 如：如： I Br Cl S P F O N C D H（2） 如：如：-CH2CH3 -CH3 -CH2Cl -CH2F -CH(CH3)2 -CH2CH(CH3)2第39页/共63页CHCH2CHCH2CCCHOCHOOCCNCNNNCC第40页/共63页COOHHOHCH3按 次 序 规 则反 时 针 排 列 S型OH COOH CH3 HCHCH3OHCOOH反 时 针 排 列 S型ooCHOCH2OHHOHCHCH2OHHOHOCO123(R)- -甘

17、甘油油醛醛（构构型型？）甘甘油油醛醛第41页/共63页最小的基团d放在竖键上.顺时针顺时针逆时针逆时针c（1）若最小基团在键：abc顺时针R；逆时针S第42页/共63页最小的基团d放在竖键上.最小的基团d放在横键上.（2）若最小基团在键：abc顺时针S；逆时针R第43页/共63页含两个以上C*化合物，也用同样方法对每一个C*进行R、S标记，然后注明各标记的是哪一个手性碳原子。CCClHHHOCH3CH3HCH3ClCH3HBr3-氯-2-丁醇2-氯-3-溴丁烷基团次序基团次序C2C3*3232C2C3*OH CHCH3 CH3 HClCl CHCH3 CH3 HOHCl CHCH3 CH3 H

18、BrBr CHCH3 CH3 HCl(2S,3R)(2R,3R)第44页/共63页对映体对映体非对映体COOHCOOHHClOHHCOOHCOOHHOHHClCOOHCOOHHHOHClCOOHCOOHHOClHH 25D+9.40-9.40+31.30-31.30m.p.167167173173 五、含两个手性碳原子化合物的对映异构五、含两个手性碳原子化合物的对映异构 1、含两个不同含两个不同C C* *HOOCCHCHCOOHOHCln个不同C*有2n个异构体组成2n-1对对映体第45页/共63页 2、含两个相同C C* *异构体小于 2n对映体小于 2n 1内消旋体COOHCOOHHHO

19、HOHCOOHCOOHHOHOHHCOOHCOOHHHOOHHCOOHCOOHHOHHOHHOOCCHCHCOOHOH OH对映体非对映体第46页/共63页COOHOHHCOOHOHH内消旋体表示方法内消旋体表示方法一个手性碳的旋光性正好被一个手性碳的旋光性正好被分子内另一构型相反的手性分子内另一构型相反的手性碳所抵消碳所抵消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47页/共63页非对映体的标记：非对映体的标记： 在在FischerFischer投影式中，手性投影式中，手性C C上，上，相同的基团相同的基团 同侧同侧赤式赤式(eryt

20、hro-)(erythro-) 异侧异侧苏式苏式(threo-)(threo-)COOHCH3HHOHOH( (赤型赤型)-)- (2R,3R)-CHOCH2OHHHOHOH赤藓糖赤藓糖CHOCH2OHHHOHHO苏阿糖苏阿糖 COOHCH3HOHHOH( (苏型苏型)-)- (2S,3R)-HCOOHHOH3CHHO( (赤型赤型)-)- CH3HHOCOOHHOHCOOHHOH3CHOHH( (苏型苏型)-)- CH3HCOOHHOHOH第48页/共63页图6.15 赤型分子的模型 第49页/共63页图6.15 苏型分子的模型 第50页/共63页 将外消旋体分开成左旋体和右旋体的操作叫将外

21、消旋体分开成左旋体和右旋体的操作叫外消旋体的拆分外消旋体的拆分，拆分的方，拆分的方法很多，有化学拆分法、机械拆分法、微生物拆分法，诱导结晶拆分法等，法很多，有化学拆分法、机械拆分法、微生物拆分法，诱导结晶拆分法等，其中化学拆分法应用最广。其中化学拆分法应用最广。 通过化学反应可以在非手性分子中形成手性碳原子。例如通过化学反应可以在非手性分子中形成手性碳原子。例如: : 六六. . 外消旋体的拆分外消旋体的拆分七七. . 手性合成手性合成第51页/共63页卤素对烯烃的反式加成卤素对烯烃的反式加成对称结构对称结构环状溴鎓环状溴鎓离子离子注意注意：反应后得到的产物并不具有旋光性。这是因为手性碳原子有

22、两种构型，在：反应后得到的产物并不具有旋光性。这是因为手性碳原子有两种构型，在反应过程中生成两种构型的机会是均等的，所以产物为外消旋体。反应过程中生成两种构型的机会是均等的，所以产物为外消旋体。第52页/共63页CCHCH3HCH3Br2CCHHH3CCH3Br+Br-CBrCBrCH3HHH3CCBrCBrHCH3HCH3CH3CH3BrCH3CH3HBrBrHHBrH(R)(R)(S)(S)dl-两个进攻方向产物不一样！互为镜像卤素对烯烃的反式加成卤素对烯烃的反式加成第53页/共63页(1).含有C=CC=NN=N、双键的化合物。(2).环状化合物。第54页/共63页 第55页/共63页顺反异构体的命名方法：l 1. 顺/反标记法l 相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺式”；否则为“反式”。C=CC=Caabbaabbaaaabbbb(cis )_顺式(trans )_反式(trans )_反式(cis )_顺式第56页/共63页2. Z / E标记法： 该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。 规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为Z式（德文Zusammen的缩写，中文意为在