3立体化学1培训课件

第三章立体化学（1）

立体异构

由原子或基团空间排列或取向不同所产生的异构现象。立体化学(Stereochemistry)——以三维空间研究分子结构和性质的科学构象异构体（可互相转化）构型异构体（顺反异构）（不能相互转化）外消旋体的拆分（Resolution）巴斯德，L.LouisPasteur(1822～1895)1848年，巴斯德借助放大镜拆分外消旋的酒石酸钠铵手性碳——手性分子的特征连有四个不同基团的碳原子手性碳(chiralcarbon)手性中心(Chiralcenter)手性碳标记****例：*非手性分子两者互相重合非手性分子镜像转60o非手性分子：与镜像相重合（非手性分子不含有手性碳）转180o两者完全重合非手性分子偏振光和比旋光度

光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。

如果让光通过一个象栅栏一样的Nicol棱镜(起偏镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种只在一个平面上振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。

那么，偏振光能否透过第二个Nicol棱镜(检偏镜)取决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否则不能通过。如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：

左旋和右旋一对对映体对偏振光的作用不同，一个使偏振光向顺时针方向偏转，另一个使偏振光向逆时针方向偏转，两者偏转数值相同。例：右旋(dextrorotatory)：使偏振光向顺时针方向偏转，表示为(+)

左旋(levorotatory)

：使偏振光向逆时针方向偏转，表示为(–)(R,R)-(+)-酒石酸(S,S)-(-)-酒石酸旋光异构体（对映异构体）左旋aa右旋入射光方向

手性分子旋光能力的表示方式——比旋光

[a]t

[a]t

=at

lcat

:实验观察到的选光度l:样品管长度（dm,分米）c

:样品浓度（g/cm3）t

:测试时温度

:波长例：(R,R)-(+)-酒石酸[a]25D

=

+12o(水,20%)(钠光，D线，l=589nm)specificrotation分子的手性和对称性1、对称元素(1).对称面：假如有一个平面可以把分子分割成两部分，而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就是分子的对称面。(2).对称中心

若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在离此点等距离的两端有相同的原子，则该点称为分子的对称中心。(3).对称轴

以设想直线为轴旋转360。/n，得到与原分子相同的分子，该直线称为n重对称轴(又称n阶对称轴)。(4).四重交替对称轴(旋转反映轴)

如果一个分子沿轴旋转90，再用一面垂直于该轴的镜子将分子反射，所得的镜像如能与原物重合，此轴即为该分子的四重交替对称轴(用S4表示)。结论：A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。

对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。

B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数。所以，既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。2.判别手性分子的依据有交替对称轴无手性旋转+反射交替对称轴(Sn)（或旋转反射轴）有对称中心无手性倒反对称中心(i)（或反演中心）不能作为区别手性的依据旋转对称轴(Cn）有对称面无手性反映（射）对称面（m）判别手性的依据对称操作对称元素S1=mS2=i对映异构体和非对映异构体对映异构体——互为镜像且不互相重合含一个手性碳原子的化合物例：2-丁醇伞形式Fischer投影式十字式主链放在垂直方向上,伸向后方使用Fischer投影式的注意事项：

(1)不能离开纸面翻转。可以沿纸面旋转180

，但不能旋转90

或270

。(2)基团两两交换次数不能为奇数次，但可以是偶数次。Fischer式是把Newman式的重叠形加以“平板化”的表示方式手性碳构型的表示方法（手性碳的绝对构型）手性碳的绝对构型——R/S方法，手性化合物的命名例：2-丁醇

选择优先顺序最小的原子或基团远离观察者，其余原子或基团依优先顺序排列(S)-2-丁醇(R)-2-丁醇有一个手性碳沿C-H方向S型（逆时针方向）R型（顺时针方向）基团的优先顺序（Cohn-Ingold-Prelog定序规则）（1）原子序数大者优先，同位素质量大者优先如：I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H（2）基团的第一个原子相同时，比较与其相连的下一个原子如：-CH2CH3>-CH3-CH2Cl>-CH2F

-CH2OCH3>-CH2OH

-CH(CH3)2>-CH2CH(CH3)2（3）对不饱和基团，可认为与同一原子连接2或3次如：例:例:比较以下基团的优先顺序12例:2,3-丁二醇的三个立体异构体的命名非手性分子S型S型(2S,3S)-2,3-丁二醇R型R型S型S型(2S,3R)-2,3-丁二醇或(2R,3S)-2,3-丁二醇(2R,