有机化学旋光异构学习教案

1、会计学1有机化学有机化学(yu j hu xu)旋光异构旋光异构第一页，共46页。旋光性旋光仪(polarimeter)第1页/共46页第二页，共46页。旋光性的表示(biosh)方法: 旋光性-能旋转(xunzhun)偏振光的振动方向的性质叫旋光性 旋光性物质(或叫光活性物质)-具有旋光性的物质. 右旋物质-能使偏振光的振动方向向右旋的物质.通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. 左旋物质-能使偏振光的振动方向向左旋的物质.通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. 旋光度- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表示.l第2页/共46页第三页，共46页。构造(guzo)异构constitution

2、al立体(lt)异构Stereo-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configurational构象异构conformational顺反,Z、E异构旋光异构（对映异构）同分异构isomerism第3页/共46页第四页，共46页。 构造异构：分子(fnz)式相同而分子(fnz)中原子或基团连接顺序不同立体异构：分子中原子的结合顺序(shnx)相同而原子或基团在空间相对位置不同对映异构：分子式和构造(guzo)式相同，构型不同并呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构，又称旋光异构或光学异构。第4页/共46页第五页，共46页。一、 手性和对映

3、体生活(shnghu)中的对映体(1)-镜象沙漠胡杨第5页/共46页第六页，共46页。生活(shnghu)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6页/共46页第七页，共46页。左手(zushu)和右手不能叠合 左右手互为镜象(jn xin)RCHCOOH NH2*第7页/共46页第八页，共46页。二、重要(zhngyo)概念1、手性碳原子：连接(linji)四个不同原子或基团的碳原子，称为手性碳原子或不对称碳原子，常用C*表示。2、手性：实物和镜象不能重合的性质称为手性。3、手性分子：具有手性的分子不能和它的镜象重合，叫手性分子。4、非手性分子：能够同它的镜象重合的分子叫做

4、非手性分子第8页/共46页第九页，共46页。5、对映体和非对映体：呈镜象关系的一对立体异构体称为(chn wi)对映异构体，简称对映体。不呈镜象关系的一对立体异构体称为(chn wi)非对映体。第9页/共46页第十页，共46页。 6、外消旋体：一对对映体的等量混合物称为外消旋体，用“”表示。外消旋体是无旋光性的混合物，它可以拆分成等量的旋光方向(fngxing)相反的物质。(2R,3R) (2S,3S)第10页/共46页第十一页，共46页。 7、内消旋体：分子中含有相同的手性碳原子，分子内部存在对称因素，从而使分子内部旋光性相互抵消的化合物称为内消旋体，用“m”表示(biosh)。内消旋体是一

5、无旋光性的纯物质，不能拆分。 第11页/共46页第十二页，共46页。 手性物质一般都具有旋光性 判断化合物是否具有旋光性和对映异构 就是(jish)看分子是否具有手性第12页/共46页第十三页，共46页。有2重对称轴的分子(fnz)(2-丁烯)三、 分子(fnz)的对称性与手性的关系(1) 对称轴(旋转轴)第13页/共46页第十四页，共46页。有对称(duchn)面的分子 (氯乙烷)(2) 对称(duchn)面(镜面)第14页/共46页第十五页，共46页。有对称中心的分子(fnz)(3) 对称中心第15页/共46页第十六页，共46页。() 旋转(xunzhun)90后得(), ()作镜象得()

6、, ()等于()有4重交替对称轴的分子(4) 交替(jiot)对称轴(旋转反映轴)4第16页/共46页第十七页，共46页。 在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称(duchn)面或对称(duchn)中心,或者同时还具有4重对称(duchn)轴. 没有对称(duchn)面或对称(duchn)中心,只有4重交替对称(duchn)轴的非手性分子是个别的. 对称性与手性的关系(gun x):手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子.第17页/共46页第十八页，共46页。对映体是一对相互(xingh)对映的手性分子,它们都有旋光性,两者的旋光方向相反,

7、但旋光能力是相同的.在有机化学中,凡是(fnsh)手性分子都具有旋光性(有些手性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性.第18页/共46页第十九页，共46页。 含有一个(y )手性碳原子的分子一定是手性分子；四、 含有(hn yu)一个手性碳原子的化合物的 对映异构第19页/共46页第二十页，共46页。*外消旋体由等量(dn lin)的对映体相混合而成的混合物.乳酸(r sun)第20页/共46页第二十一页，共46页。乳酸的分子(fnz)模型和投影式 菲舍尔投影(tuyng)式:两个竖立的键向纸面背后伸去的键; 两个横在两边的键向纸面前方伸出的键.五、 构型的表示法和构型的标记(bioj)

8、1、 构型的表示法（1）菲舍尔投影式在纸面上旋转180不变；旋转90或270或翻身镜象第21页/共46页第二十二页，共46页。1.不能离开纸面翻转。2.在纸面上转动90。, 270 。，变成其对映体。3.在纸面上转动180。构型不变。4.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。5. 任意(rny)两个基团调换偶数次，构型不变。6.6. 任意(rny)两个基团调换奇数次，构型改变。总结(zngji): Fischer投影式的转换规则第22页/共46页第二十三页，共46页。 举例（对照(duzho)模型）任意两个基团(j tun)调换偶数次，构型不变。相当与一个固定，

9、另3个顺时针调换位置。第23页/共46页第二十四页，共46页。（2）锲形式(xngsh)比较直观第24页/共46页第二十五页，共46页。2、构型的标记(bioj)（1）DL法甘油醛（相对(xingdu)标记法）目前，糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标记法，适合(shh)含一个C*的分子构型。D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛第25页/共46页第二十六页，共46页。(2) R-S标记(bioj)法 把排在最后的基团d放在离观察者最远的位置，然后按先后次序观察其他三个基团。几即从最先的a开始，经过b，再到c轮转看。若轮转方向(fngxing)是顺时针的，则该手性碳原子的构型标记为“R”-（“右”的

10、意思）；反之，标记为“S”（绝对标记法）第26页/共46页第二十七页，共46页。RS顺时针反时针(shzhn)基团(j tun)次序为：abcd第27页/共46页第二十八页，共46页。c 菲舍尔投影(tuyng)式中R-S标记法：基团(j tun)次序为：abcd最小的基团d放在竖键上.顺时针逆时针(一) 若标记分子的菲舍尔投影式中的d是在竖键上第28页/共46页第二十九页，共46页。基团(j tun)次序为：abcd(二) 若标记分子的菲舍尔投影(tuyng)式中的d是在横键上最小的基团d放在竖键上.最小的基团d放在横键上.顺时针逆时针第29页/共46页第三十页，共46页。 (右旋): S-

11、(+)-乳酸(r sun)(左旋(zu xun): R-(-)-乳酸第30页/共46页第三十一页，共46页。RS第31页/共46页第三十二页，共46页。(2S, 3R) - 2, 3 - 戊二醇命名：将手性碳原子的位次连同(lintng)构型写在括号里：第32页/共46页第三十三页，共46页。例如(lr)：RS第33页/共46页第三十四页，共46页。* 这四种(s zhn)异构体中(I)和(II)是对映体;(III)和(IV)是对映体. (I)和(II)等量混合物是外消旋体；(III)和(IV)等量混合物也是外消旋体。六、含有(hn yu)多个手性碳原子化合物的立体异构第34页/共46页第三十

12、五页，共46页。*这四种(s zhn)异构体中(I)和(II)是对映体;(III)和(IV)是同一种物质(它们可以相互叠合). I II III IV (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R)有些(yuxi)分子的立体异构数目少于2n这个最大数第35页/共46页第三十六页，共46页。以黑点(hi din)为中心在纸面上旋转180第36页/共46页第三十七页，共46页。 所以(suy),(III)和(IV)是同一种分子。 (III)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。这种物质叫 。内消旋体 内消旋体与外消旋体均无旋光性，但它们(t men)的本质不同.

13、第37页/共46页第三十八页，共46页。2-氯丁烷(dn wn)七、 手性合成(hchng) 由非手性分子合成手性分子时，产物是外消旋体。这种不经过拆分直接合成出具有旋光性的物质的方法，叫手性合成（或不对称合成）。第38页/共46页第三十九页，共46页。八、 环状化合物的立体(lt)异构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(lin )不一样的官能团，则该碳原子是手性碳原子。环状化合物手性碳原子的判断：薄荷醇的平面式有的环状化合物虽有手性碳原子，但分子可能是非手性的！（如内消旋体）几个*？几个光学异构体?8个第39页/共46页第四十页，共46页。对映体对映体第40

14、页/共46页第四十一页，共46页。 当第一和第三个碳原子分别连有不同基团时,整个分子就是一个(y )手性分子,因而有对映体存在:九* 、不含手性碳原子化合物的对映异构中间(zhngjin)的C为sp杂化C第41页/共46页第四十二页，共46页。（补充(bchng)）. 螺环化合物类似(li s)于丙二烯型化合物第42页/共46页第四十三页，共46页。对映体两个苯环不在一个(y )平面 如果两个苯环上的取代(qdi)基分布不对称,整个分子就具有手性.(6,6-二硝基-2,2-联苯二甲酸) 这一对对映体实际上是构象异构体,它们的互相转换只要通过键的扭转,并不要对换取代基的空间位置.v基团的阻转能力大小：I2Br2Cl2CH3NO2COOHNH2OCH3OHFH第43页/共46页第四十四页，共