有机化学立体异构ppt课件

1、 第九章第九章立立 体体 异异 构构同同分分异异构构 构造异构构造异构构造异构构造异构立体异构立体异构顺反异构顺反异构 旋光异构旋光异构构象异构构象异构碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构酮式酮式-烯醇式互变异构烯醇式互变异构 第一节顺反异构第一节顺反异构 一、顺反异构及其产生条件一、顺反异构及其产生条件 延胡索酸延胡索酸 失水苹果酸失水苹果酸反式构型反式构型顺式构型顺式构型构造式：构造式：HOOCCH=CHCOOH溶解度：溶解度： 0.7g / 100mL 7.8g / 100mL熔点：熔点： 300 130C CHOOCHCOOHHC CHHOOCCOOHH立体构造：立体构

2、造： HOOCCH=CHCOOH分子式一样，原子或原子团的陈列顺序也一样，分子式一样，原子或原子团的陈列顺序也一样，但分子中原子或原子团在空间的排布不同，即但分子中原子或原子团在空间的排布不同，即构型不同。这样的立体异构称为顺反异构。构型不同。这样的立体异构称为顺反异构。一样或类似的基团处于双键的同侧称为顺式一样或类似的基团处于双键的同侧称为顺式(cis)构型，处于异侧的称为反式构型，处于异侧的称为反式(trans)构型。构型。 CHHCCH3CH2CH3CHHCCH2CH3CH3HC = CHHHHC = CHCH3CH3HC = COHCH2CH3CH3CCHCH3HCH3HC = COH

3、CH2CH3CH3C Cabdeabababdedede/CH3HHCH3CH3HCH3H反反-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷 顺顺-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷所以顺反异构体构成的条件：所以顺反异构体构成的条件： 1分子中存在着限制碳原子自在旋转的要素，分子中存在着限制碳原子自在旋转的要素， 如双键或环的构造。如双键或环的构造。 2不能自在旋转的碳原子衔接的原子或原子不能自在旋转的碳原子衔接的原子或原子 团必需是不一样的。团必需是不一样的。 1、确定每个碳上衔接的两个原子或原子团的优先顺序。、确定每个碳上衔接的两个原子或原子团的优先顺序。2、两个优先顺序大的基团在双键同侧者为、两个优先

4、顺序大的基团在双键同侧者为Z-构型，在异侧者为构型，在异侧者为E-构型。构型。 CCedabCCdeab大小大大小小大小Z-构型构型 E-构型构型 命名方法：命名方法： 二、二、ZE命名法命名法 Z：共同，：共同，E：相反：相反 CCCH3ClCH3HCCCH2CH3CH3OHCCH3CCCOOHHHCH3顺顺-2-氯氯-2-丁烯丁烯反反-2-丁烯酸丁烯酸顺顺-2,3-二甲基二甲基-2-戊烯醛戊烯醛E-2-氯氯-2-丁烯丁烯E-2-丁烯酸丁烯酸Z-2,3-二甲基二甲基-2-戊烯醛戊烯醛顺反法和顺反法和ZE法是两种不同的命名方法，法是两种不同的命名方法， 顺顺= Z, 反反= E顺，顺，E顺，顺

5、，ZCCCH3CH2HCH2CH3COOHCCCH3CH2CH2CH3CH3H第二节第二节 旋光异构旋光异构 酒石酸钠铵酒石酸钠铵一、物质的旋光性一、物质的旋光性1848年，年，L.Pasteur 旋旋 光光 性性 不不 同同1 平面偏振光平面偏振光普通光线普通光线平面偏振光平面偏振光尼科尔棱镜尼科尔棱镜普通光线的振动平面无数个普通光线的振动平面无数个平面偏振光的振动平面平面偏振光的振动平面1个个 旋光管旋光管旋光管旋光管旋光性旋光性 物质使平面偏振光振动方向发生旋转的性质。物质使平面偏振光振动方向发生旋转的性质。 无旋光性无旋光性乙醇乙醇,阿斯匹林阿斯匹林 有旋光性有旋光性乳酸乳酸,葡萄糖葡

6、萄糖2 旋光性旋光性 右旋体右旋体+或或d 左旋体左旋体-或或l 起偏棱镜起偏棱镜检偏棱镜检偏棱镜3 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度偏振光的振动面被旋光性物质所旋转的角度。偏振光的振动面被旋光性物质所旋转的角度。旋光仪旋光仪旋光度旋光度 ()：比旋光度比旋光度 ( ) 单位浓度和单位途径长度的旋光度。单位浓度和单位途径长度的旋光度。 t = l c或 l d 比旋光度是旋光性物质的物理参数，与熔点、比旋光度是旋光性物质的物理参数，与熔点、沸点一样，可区别和鉴定不同的旋光性物质。沸点一样，可区别和鉴定不同的旋光性物质。 二、产生对映异构的缘由二、产生对映异构的缘由1 1旋光性与手性分子旋光性与

7、手性分子 手性手性 就像人的左右手，看起来非常就像人的左右手，看起来非常类似，但不完全一样，两者互为镜类似，但不完全一样，两者互为镜像，但不能完全重叠的特性。像，但不能完全重叠的特性。 2手性分子的构造特征手性分子的构造特征 手性碳原子手性碳原子 (C) 与与4个不一样的原子或原子团相连的碳原子个不一样的原子或原子团相连的碳原子*含手性碳，含手性碳， 不含有手性碳，不含有手性碳，手性分子手性分子 非手性分子非手性分子 CCOOHCH3HOHCOHCH3HH 含有一个手性碳原子的分子一定是手性分含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子。子。有对称面的分子为非手性分子有对称面的分子为非手性分子一切的

8、原子共同处于的平面一切的原子共同处于的平面经过分子中心，且将分子经过分子中心，且将分子平均分成成实物与镜象关系平均分成成实物与镜象关系的两部分的平面的两部分的平面对称面对称面CCHClClH 寻觅手性碳原子饱和碳原子寻觅手性碳原子饱和碳原子)。 假设有，普通为手性分子，假设有，普通为手性分子， 假设无，普通为非手性分子假设无，普通为非手性分子 寻觅对称面。有，定为非手性分子。寻觅对称面。有，定为非手性分子。 CCHCH3CH3HHOCH2CHCHOOHphCHCH3DCH3CH2CH2ClCH3CH2CHCH3Cl判别以下物质能否具有旋光性，判别以下物质能否具有旋光性， 含手性碳原子的用含手性

9、碳原子的用“* *表示。表示。 练一练：三、对映体与外消旋体三、对映体与外消旋体对映体对映体外消旋体外消旋体 一对对映体的等量混合物，用一对对映体的等量混合物，用表示表示(+) 乳酸肌肉中乳酸肌肉中 50% = +3.8 D25(-) 乳酸糖发酵乳酸糖发酵 50% = 3.8 25D( () )乳酸牛奶乳酸牛奶有与无有与无(-)-(-)-多巴：多巴：抗震颤麻木作用，抗震颤麻木作用，治疗帕金森氏症治疗帕金森氏症CH3OCH3COCH2OHCOOHNHCOCH3(+)-(+)-多巴：多巴： 没有活性没有活性对映体生理活性不同对映体生理活性不同NHCOCH3COOHOCH3OCCH3OHCH2作用类

10、型、强度均不同作用类型、强度均不同NOONHOOHNHOOOONHRS镇静作用镇静作用剧烈致畸作用剧烈致畸作用8000海豹肢畸形海豹肢畸形1957年年,德国德国 反响停反响停-苯肽茂二酰亚胺，苯肽茂二酰亚胺，塞利多米塞利多米四、费歇尔四、费歇尔(Fischer)投影式投影式 “横前竖后横前竖后 HCH3COOHOHHOOCHCH3OHHOHCOOHCH3CCOOHCH3OHH五、旋光异构体构型的标志五、旋光异构体构型的标志 一一D/L构型标志构型标志 COOHCH3H2NHCOOHCH3HNH2主链竖向陈列，编号为主链竖向陈列，编号为1的碳原子在最上方。的碳原子在最上方。规范费歇尔投影式中，横

11、线上的羟基或氨基规范费歇尔投影式中，横线上的羟基或氨基或卤素在右边的标志为或卤素在右边的标志为D-构型，在左边的标构型，在左边的标志为志为L-构型。构型。 adcbacdb 小在左右小在左右 顺时针，顺时针，S-构型构型小在上下小在上下顺时针，顺时针，R-构型构型逆时针，逆时针，R-构型构型逆时针，逆时针，S-构型构型(二二)Fischer式的式的R/S构型标志的简一方法构型标志的简一方法abcdR S SCH2OHCH2SHHSHCHOHCH3OHCHOHHOCH3R S 无旋光无旋光 CH2OHSHHCH2OHCOOHCH2OHHOHCOOHCH2OHHOHCOOHCOOHOHHHHOHO

12、HHOHCOOHCOOH2R，3R-酒石酸酒石酸2S，3S-酒石酸酒石酸COOHCH2SHHNH2D-型型 S-型型 D和和R，L和和S不一定一致不一定一致 六、旋光异构体的数目与手性碳数目的关系六、旋光异构体的数目与手性碳数目的关系 (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R) 对映体，对映体， 和和、 和和 非对映体非对映体 和和、 和和2 3SSRRSRRS +7.1 +7.1 -7.1 -7.1 +9.3+9.3 -9.3 -9.3HOHClHCOOHCOOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHClHHOH23假设分子中不一样的手性

13、碳的数目为假设分子中不一样的手性碳的数目为n，那么旋光异构体的数目为那么旋光异构体的数目为2n个，个，对映体的成对数目为对映体的成对数目为2n-1个个 外消旋体的数目为外消旋体的数目为2n-1个个 2 34SSSRRRSRRRSSSRSSSRRSRRRSHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOH2R,3S 2S,3R 2R,3R 2S,3S 内消旋体：分子内虽然含有手性碳原子，但同时内消旋体：分子内虽然含有手性碳原子，但同时具有对称要素，因此无旋光性，这种立体异构体具有对称要素，因此无旋光性，这种立体异构体叫做内消旋体，常用

14、叫做内消旋体，常用mesomeso表示。表示。内消旋体和外消旋体都没有旋光性，内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但两者有本质区别。内消旋体是一个但两者有本质区别。内消旋体是一个化合物，不能再分；而外消旋体是等化合物，不能再分；而外消旋体是等量对映体的混合物，可分成两种旋量对映体的混合物，可分成两种旋光性相反的化合物。光性相反的化合物。一、构象异构的概念一、构象异构的概念 构象：由于单键构象：由于单键键的旋转而使分子键的旋转而使分子 中的原子或原子团在空间产生不同中的原子或原子团在空间产生不同 的陈列方式。的陈列方式。 不同的构象互称为构象异构不同的构象互称为构象异构第三节第三节 构象异构构象异构

15、 HHHHHHHHHHHH二、乙烷的构象二、乙烷的构象 1、两种典型构象：交叉式和重叠式、两种典型构象：交叉式和重叠式透视式：透视式：2、构象的表示方法：、构象的表示方法：Newman式和透视式式和透视式纽曼投影式：纽曼投影式：HHHHHHHHHHHH3、乙烷构象的能量曲线、乙烷构象的能量曲线优优势势构构象象三、环己烷的构象三、环己烷的构象1、构象的产生、构象的产生2、典型构象椅式和船式、典型构象椅式和船式椅式椅式船式船式29.7KJ.mol -1优势构象优势构象 同同分分异异构构 构造异构构造异构构造异构构造异构立体异构立体异构顺反异构顺反异构 对映异构对映异构旋光异构旋光异构构象异构构象异构构型异构构型异构碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构酮式酮式-烯醇式互变异构烯醇式互变异构1、具有、具有n个手性碳原子的化合物，能产生个手性碳原子的化合物，能产生旋光异构体的数目为：旋光异构体的数目为：A、至少、至少2n