有机化学旋光异构公开课获奖课件

第五章旋光异构

/10/101第1页立体异构：分子中原子互相连接次序相似，但空间排列方式不一样样，因而展现异构现象。/10/102第2页一般光是由多种波长在垂直于前进方向各个平面内振动光波所构成偏振光和旋光活性/10/103第3页1尼科尔（Nicol）棱镜(偏振片)：只容许与棱镜镜轴平行平面上振动光线透过棱晶。2平面偏振光：只在一种平面上振动光称为平面偏振光(或解称偏振光)。planepolarizedlight/10/104第4页旋光物质和不旋光物质/10/105第5页旋光物质和不旋光物质（续）1物质旋光性：能使偏振光振动平面转动一种角度性质称为物质旋光性或叫光学活性。2旋光物质（光学活性物质）：具有旋光性物质。3旋光度：旋光物质使偏振光振动平面旋转角度4右旋体：使偏振光振动平面向右旋转旋光物质。(+,D)5左旋体：使偏振光振动平面向左旋转旋光物质。(-,L)6旋光仪:测定物质旋光度仪器(构造如上图所示)/10/106第6页旋光度和比旋光度1旋光度：旋光物质使偏振光振动平面旋转角度。

与所用溶液浓度、盛液管长度、温度、光波波长、溶剂性质有关。右旋为“+”(d)，左旋为“-”(l)/10/107第7页旋光度和比旋光度（续）2比旋光度定义：1ml含1g旋光性物质浓度溶液，放在1dm（10cm）长盛液管中测得旋光度称为该物质比旋光度。通常用[]t表达。为测定期光波长，一般采用钠光（波长589.3nm,D表达）即：/10/108第8页如：右旋酒石酸在乙醇中，浓度为5%时，其比旋光度为：[]Ｄ20＝+3.79（乙醇，5%）物质在浓度（ρ）,管长(l)条件下测得旋光度（），可以通过下面公式把它换算成比旋光度[]t。/10/109第9页假如是纯液体，可将公式中ρ换成液体密度d即可。在己知比旋光度时，可通过测定溶液旋光度算出浓度。例：在20C用钠光测定某葡萄糖水溶液旋光度，测定值为+3.2，所用测定管为1dm，己知葡萄糖水溶液比旋光度+52.5，则由：c=3.2/52.5=0.06(g/ml)+52.5＝+3.2/1c;/10/1010第10页化合物旋光性

与分子构造关系/10/1011第11页分子对称性、手性与旋光特性一、手性概念手性：物体和它镜象不能重叠，这种特性称为手性，手性同样存在于微观世界中分子中。某些化合物也具有手性。/10/1012第12页/10/1013第13页二、分子手性和旋光性手性分子：物质分子和它镜象不能重叠，这种分子叫手性分子。一般说来具有手性分子均有旋光性；从分子内部构造来说，手性与分子对称性有关。{对称面对称轴对称中心对称性若一种分子中没有上述任何一种对称原因，这种分子就叫不对称分子，不对称分子就有手性/10/1014第14页反-1，2-二氯乙烯对称面二氯甲烷对称面对称性分子--------无手性、无旋光活性三、对称性----对称面和对称中心1、对称面：假如有一种平面可以把分子分割成两部分。而一部分恰好是另一部分镜象，这个平面就是分子对称面（用表达）。如/10/1015第15页2、对称中心：若分子中有一点Ｐ，通过Ｐ点画任何直线，在离Ｐ等距离线段两端有相似原子或原子团，则点Ｐ称为对称中心。例：反-1,3-二氟-2,4-二氯环丁烷有对称中心：既没有对称面又没有对称中心分子是手性分子。有旋光性。/10/1016第16页使有机物具有手性最普遍原因是手性碳原子手性碳原子：和四个不相似原子或基团相连碳原子，在描述有机物立体性质时用“*”标出如：***四手性碳原子**/10/1017第17页***课堂练习：找出如下化合物中手性碳原子/10/1018第18页一、乳酸模型-OH经-CH3至-H排列次序A逆时针方向B顺时针方向含一种手性碳原子化合物乳酸分子：*当C连有4个不一样样基团时，有2种空间排列形式/10/1019第19页A、B两分子不能重叠，是实物和镜象关系(A)若将A中任意两个基团对调，就是B……，因此具有一种手性碳原子化合物，只能有两种构型，也就是只能有两个具旋光活性异构体。(B)/10/1020第20页这一对对映体都是手性分子，都具有旋光性，使偏振光旋转角度相似，即旋光度相似，但方向相反，分别是左旋（-）和右旋（+），分别用（-）-乳酸和（+）-乳酸表达。由蔗糖发酵得到是左旋，由肌肉中获得是右旋。/10/1021第21页二、对映体和外消旋体1对映异构体：构造相似，构型不一样样，互为实物和镜像关系而不能重叠立体异构体叫做对映异构体，简称对映体(83页)。2外消旋体：由等量对映体构成物质，无旋光性，称外消旋体（83页）。可拆提成右旋和左旋两个有旋光活性异构非手性环境中，对映体物理化学特性没有辨别/10/1022第22页构型表达措施构型R，S命名规则含一种手性C原子化合物，C与abcd相连,假如a>b>c>d将d置于远离观测者位置，当a,b,c为顺时针，为R构型，若为逆时针，则为S构型。/10/1023第23页/10/1024第24页※次序规则重要内容原子序数大次序大，原子序数小次序小，同位素中质量高次序大。I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H假如原子团第一种原子相似，则比较与它相连其他原子（第二个原子）原子序数大小，其他依次类推。具有双键或叁键原子团，可以认为连有二个或三个相似原子。/10/1025第25页Ｒ－构型例：/10/1026第26页乳酸123R123S/10/1027第27页课堂练习：指出如下化合物Ｒ或Ｓ构型RSRS/10/1028第28页费歇尔投影式1、模型：手性碳原子在纸平面上；键线伸入手性碳原子内，表达在纸平面前，键线连在手性碳原子周围上，表达处在纸平面背面。/10/1029第29页横向基团位于平面前方

竖向基团位于平面后方2、透视式3、费歇尔投影式/10/1030第30页费歇尔投影式光照相称于将一种立体模型放在幕前，用光照射模型，在幕上得出平面影象/10/1031第31页※费歇尔投影式国际命名原则：将碳链放在垂直线上，氧化态较高碳原子或主链上第一号碳原子在上。以垂直线相连基团表达伸向纸后，即远离读者；以水平线相连基团表达伸出纸前即伸向读者。水平线与垂直线交点表达一种碳原子。注意：投影式是用平面式来代表在三度空间立体构造，不能任意翻转。/10/1032第32页处理Fischer投影式注意事项在纸面上平移，构型不变在平面上旋转180°，构型不变。/10/1033第33页３.在平面上旋转90°或270°，得到对映体/10/1034第34页3.离开平面翻转180°，得到对映体。/10/1035第35页４．取代基互换位置奇多次，得到对映体。/10/1036第36页5.取代基互换位置偶多次，构型不变。每旋转90，构型变化一次；两个基团调换，构型变化；旋转180，构型不变；/10/1037第37页课堂练习如下各对化合物与否为同一构型IIIII/10/1038第38页用费歇尔投影式确定构型时，在纸面上观测：当最小基团处在上方或下方(即处在竖线位置)时：当a,b,c为顺时针时，为R构型，当a,b,c为逆时针时，为S构型。当最小基团处在左方或右方(即处在横线位置)时：当a,b,c为顺时针时，为S构型，当a,b,c为逆时针时，为R构型。当最小基团处在左方或右方(即处在横线位置)时：也可借助手掌判断。/10/1039第39页例如：（S）-1-氯-1-溴乙烷

（S）-2-氯丁烷（R）-甘油醛

/10/1040第40页R课堂练习：指出如下化合物Ｒ或Ｓ构型RRS/10/1041第41页把如下化合物写成用费歇尔投影式RRRS/10/1042第42页具有两个手性碳原子化合物一、含两个不相似手性碳原子两个手性碳原子所连四个基团是不完全相似，例如：/10/1043第43页[]

–7.1

+7.1

-9.3

+9.3对映异构体(I与II)(III与IV)，对映异构体也是外消旋体。非对映异构体，互相不成为镜象关系(如Ｉ与III或II与IV。当有n个不相似手性C原子，有2n个旋光异构体，2n-1对外消旋体。

I

II

III

IV23(2S,3S)(2S,3R)(2R,3R)(2R,3S)/10/1044第44页二、含两个相似手性碳原子背面一对化合物是一对对映异构体，但前一对化合物其实是一种化合物，分子中有一种对称面，称为内消旋体。没有旋光活性。酒石酸只有三种异构体，右旋体，左旋体和内消旋体(2R，3S)(2S，3R)(2R，3R)(2S，3S)

IIIIIIIV/10/1045第45页内消旋体对映异构体例2,4-二氯戊烷(判断如下构型互相关系)/10/1046第46页构型表达措施及其互相之间转化（补充）一、构型表达措施/10/1047第47页11.锯架式到Newman投影式转化Newman投影式交叉式重叠式/10/1048第48页2.锯架式到Fisher投影式转化12Fisher投影式/10/1049第49页课堂练习:把如下锯架式转化成其Fisher投影式/10/1050第50页3.楔型式到Fisher投影式转变/10/1051第51页4.锯架式\Fisher投影式\纽曼尔投影式转化:Fisher投影式锯架式纽曼尔投影式/10/1052第52页举例:完毕如下转化：/10/1053第53页假麻黄碱锯架式构造如图：找出它Fisher投影式T/10/1054第54页不含手性碳原子化合物旋光异构现象一手性碳原子只是使分子产生手性原因之一。内消旋酒石酸分子虽然具有手性碳原子，但整个分子不具有手性；另一方面，具有手性分子，也不一定具有手性碳原子。如联苯类化合物/10/1055第55页位阻作用，使得两个苯环不能处在一种平面内，整个分子没有对称原因而具有手性/10/1056第56页二丙二烯衍生物，当C1和C3各连有不一样样基团时，也有旋光异构体/10/1057第57页三：环状化合物立体构造顺-1，2-二氯代环戊烷反-1，2-二氯代环戊烷对映体前者无旋光活性，后者有旋光活性。/10/1058第58页旋光异构体性质对映体：旋光方向相反，但物理性质，如熔点、沸点、相对密度、比旋光度以及在非手性试剂作用是完全相似。非对映异构体物理性质不一样样，化学性质基本相似，但在同一反应中，反应速率不一样样。外消旋体不一样样于任意两种物质混合物，它常具有固定熔点，并且熔点范围很窄。/10/1059第59页对映异构体生物活性往往不一样样。如酶催化生化反应只对某一种对映异构体起作用。特能专业所包括有机物，在其含能性能方面一般与旋光活性无关。但研究对映异构体可以从微观上理解分子构造，对理解反应机理具有一定指导意义。/10/1060第60页不对称合成、立体选择反应与立体专一反应1.无外界手性原因影响下，得到外消旋混合物……*h对映体/10/1061第61页/10/1062第62页接着我们选择其中一种（如2S）进行氯代，考察C3上发生状况，生成“2S，3S”和“2S，3R”两种非对映异构体，产物比例为2