對映異構(gòu)-高分子專業(yè)

1、下頁退出6 對映異構(gòu)Stereochemistry有機化學有機化學返回下頁退出上頁基本內(nèi)容和重點要求n手性和對映體n旋光度和比旋光度n內(nèi)消旋體和外消旋體n含有1個和2個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)n分子構(gòu)型的各種表示方法、構(gòu)型的確定和標記方法返回 重點要求掌握對映異構(gòu)、手性碳及手性分子、旋光度等基本概念，用費歇爾投影式表示和標記手性分子的構(gòu)型。下頁退出上頁6 對映異構(gòu)6.1 異構(gòu)現(xiàn)象的分類6.2 手性和對映體6.3 旋光度和比旋光度6.4 含有1個手性碳原子的化合物的對映異構(gòu)6.5 構(gòu)型的表示方法6.6 構(gòu)型的標記方法6.7 含有2個手性碳原子的化合物的立體異構(gòu)返回下頁退出上頁6.1 異構(gòu)現(xiàn)象的

2、分類分子的結(jié)構(gòu)分子的構(gòu)造分子的構(gòu)型、構(gòu)象分子中原子相互聯(lián)結(jié)的方式和次序分子中原子相互聯(lián)結(jié)的方式和次序分子中原子在空間的排列方式分子中原子在空間的排列方式返回下頁退出上頁同分異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)、官能團異構(gòu)、官能碳鏈異構(gòu)、官能團異構(gòu)、官能團位置異構(gòu)、互變異構(gòu)等團位置異構(gòu)、互變異構(gòu)等構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)對映異構(gòu)對映異構(gòu)6.1 異構(gòu)現(xiàn)象的分類返回順反異構(gòu)順反異構(gòu)非對映異構(gòu)非對映異構(gòu)下頁退出上頁乳酸分子(CH3CH(OH)COOH)的兩種立體結(jié)構(gòu)模型：6.2 手性和對映體返回動畫下頁退出上頁這兩個模型的關(guān)系就像左手和右手的關(guān)系一樣：不能相互疊合，但互為鏡象?；殓R象的兩種構(gòu)型的

3、分子稱為對映異構(gòu)體。與其鏡象不能疊合的分子稱手性分子。返回下頁退出上頁返回6.2.1 分子的對稱性與手性判斷一個分子是否為手性分子，主要看它是否具有對稱因素。 如果一個分子中沒有上述任何一種對稱因素，這種分子就叫不對稱分子，不對稱分子有手性。v對稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)v對稱面(鏡面)v對稱中心v交替對稱軸(旋轉(zhuǎn)反映軸)對稱軸繞對稱軸旋轉(zhuǎn)180之后對稱軸(旋轉(zhuǎn)軸)：設(shè)想分子中有一條直線，當分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360/n（n為正整數(shù)）后，得到的分子與原來的分子相同，這條直線就是n重對稱軸。對稱軸返回下頁退出上頁對稱面(鏡面)：如果組成分子的所有原子在同一平面上，或者有一平面通過分子能夠把這個分子分為互為鏡

4、象的兩半，這兩種平面都是分子的對稱面。對稱面返回下頁退出上頁對稱面動畫對稱中心：設(shè)想分子中有一個點，從分子任何一個原子出發(fā)，向這個點作一直線，再從這個點將直線延長出去，則在與該點前一線段等距離處，可以遇到一個同樣的原子，這個點就是對稱中心。返回下頁退出上頁動畫對稱中心交替對稱軸(旋轉(zhuǎn)反映軸)：設(shè)想分子中有一條直線，當分子以此直線為軸旋轉(zhuǎn)360/n后，再用一個與此直線垂直的平面進行反映，如果得到的鏡象與原來分子完全相同，這條直線就是交替對稱軸。返回下頁退出上頁動畫ClHHCH3CH3HHClClHCH3HCH3HClClHHCH3CH3HHCl繞軸旋轉(zhuǎn)繞軸旋轉(zhuǎn)180反射反射下頁退出上頁6.2.2

5、 手性分子和非手性分子非手性分子：具有對稱面、對稱中心或交替對稱軸的分子，能與其鏡象疊合。手性分子：沒有對稱面、對稱中心或交替對稱軸的分子，不能與其鏡象疊合。 對稱軸的有無對分子是否具手性沒有決定作用。對稱軸的有無對分子是否具手性沒有決定作用。返回下頁退出上頁6.2.3 對映異構(gòu)體 手性分子手性分子 與與 互為鏡象的分子互為鏡象的分子對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體熔點、沸點、相對密度、折光率、在一般溶劑中的溶解度，以及光譜圖等物理性質(zhì)都相同。在與非手性試劑作用是，它們的化學性質(zhì)也一樣。但對偏振光的作用不同，以及在與手性試劑作用時，化學性質(zhì)不同。返回下頁退出上頁6.3 旋光度和比旋光度尼科爾棱鏡普通光偏振

6、光旋光性物質(zhì)手性分子偏振光的振動方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)旋光度返回旋光度：使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的角度。6.3.1 物質(zhì)對偏振光的作用下頁退出上頁返回動畫下頁退出上頁6.3.2 旋光儀工作原理示意圖返回旋光儀工作原理示意圖下頁退出上頁返回動畫下頁退出上頁若被測物質(zhì)是純液體，則： 樣品的旋光度C溶液的濃度（g/mL）l 管長（dm） 液體的密度(g/cm3)6.3.3 比旋光度20時，以鈉光燈為光源測得的比旋光度記為：20D 此外還需注明溶劑比旋光度比旋光度 l l C=+3.8表示在20時用鈉光燈源，某物質(zhì)的比旋光度為右旋3.8。例如：例如：20D 下頁退出上頁能使偏振光的振動方向向右旋的物質(zhì)，叫做右旋物質(zhì)

7、，用“d”或“+”表示。能使偏振光的振動方向向左旋的物質(zhì)，叫做左旋物質(zhì)，用“l(fā)”或“-”表示。對映體是一對互相對映的手性分子，它們都有旋光性，二者的旋光方向相反，比旋光度相等。6.3.4 物質(zhì)的旋光性返回下頁退出上頁6.4 含有一個手性碳原子的化合物的對映異構(gòu) 如果一個碳原子與四個互不相同的基團相連，則這個碳原子沒有任何對稱因素，叫做不對稱碳原子，也叫手性碳原子。在結(jié)構(gòu)式中用*加以標記。 手性碳原子上的四個互不相同的基團在空間有兩種構(gòu)型，因此含有一個手性碳原子的化合物一定存在一對對映異構(gòu)體。CCcdab*cdab*返回6.4.1 手性碳原子：下頁退出上頁乳酸乳酸CHCH3HOOCOHCHCH3

8、OHCOOHCH3CHOHCOOH（乳酸）返回6.4 含有一個手性碳原子的化合物的對映異構(gòu)下頁退出上頁2-氯丁烷氯丁烷CHCH3H5C2ClCHCH3ClC2H5C2H5CHClCH3（2-氯丁烷）返回6.4 含有一個手性碳原子的化合物的對映異構(gòu)下頁退出上頁R/S標記法標記法：6.5 構(gòu)型的表示方法將最小基團置于觀察者最遠處，然后從大到小輪轉(zhuǎn)其他三個基團，若輪轉(zhuǎn)方向為順時針，則為R構(gòu)型，反之則為S構(gòu)型。對映異構(gòu)體命名時，在其名稱前加上構(gòu)型的標記。返回動畫下頁退出上頁R/S標記法：標記法：HCH3OHCOOH優(yōu)先次序：優(yōu)先次序：OHCOOHCH3H命名為：命名為：(R)-2-羥基丙酸羥基丙酸HC

9、H3OHHOOC優(yōu)先次序：優(yōu)先次序：OHCOOHCH3H命名為：命名為：(S)-2-羥基丙酸羥基丙酸返回下頁退出上頁6.6 構(gòu)型的表示Fischer投影式投影式規(guī)則：規(guī)則：返回動畫“+”交叉點為手性碳交叉點為手性碳 橫線兩端上的基團指向紙平面前方橫線兩端上的基團指向紙平面前方 豎線兩端上的基團指向紙平面后方豎線兩端上的基團指向紙平面后方 習慣上把含碳原子的基（主碳鏈）放在習慣上把含碳原子的基（主碳鏈）放在 豎線方向豎線方向 把命名時編號最小的碳原子放在頂端把命名時編號最小的碳原子放在頂端下頁退出上頁Fischer投影式：投影式：R型型透視式：透視式：6.6 構(gòu)型的表示返回CCOOHCH3HOH

10、將碳鏈將碳鏈垂直放置垂直放置CH3COOHOHH下頁退出上頁Fischer投影式：投影式：S型型6.5 構(gòu)型的表示透視式：透視式：返回CCOOHHH3COHCH3COOHHHO將碳鏈將碳鏈垂直放置垂直放置 將投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)將投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)90，得到它的對映體：，得到它的對映體：(+)2溴丁烷溴丁烷 CH3CH2CH3BrH()2溴丁烷溴丁烷 CH3HBrCH2CH3旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 90CH3CH2CH3BrH()2溴丁烷溴丁烷 Fischer 投影式的特性：投影式的特性：CH3CH2CH3BrHCH3CH2CH3BrH將投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)將投影式在紙面上旋轉(zhuǎn)180，得到相同的分子：，得到相同

11、的分子：n若若次序最小的基團在垂直線上次序最小的基團在垂直線上，而其它三個，而其它三個基團是按順時針方向由大到小遞減，則為基團是按順時針方向由大到小遞減，則為R型；型；反之，其它三個基團是按逆時針方向由大到反之，其它三個基團是按逆時針方向由大到小遞減，則為小遞減，則為S型。型。n若若最小次序的基團在水平線上最小次序的基團在水平線上，而其它三個，而其它三個基團是按順時針方向由大到小遞減，則為基團是按順時針方向由大到小遞減，則為S型；型；反之，其它三個基團是按逆時針方向由大到反之，其它三個基團是按逆時針方向由大到小遞減，則為小遞減，則為R型。型。在在Fischer投影式上進行投影式上進行R/S標記

12、：標記：下頁退出上頁在在Fischer投影式上進行投影式上進行R/S標記：標記：最小基最小基團在橫團在橫線上線上最小基團最小基團在豎線上在豎線上COOHOHHCH3優(yōu)先次序：優(yōu)先次序：OHCOOHCH3H命名為：命名為：(R)-2-二羥基丙酸二羥基丙酸ClCH3C2H5H優(yōu)先次序：優(yōu)先次序：ClC2H5CH3H命名為：命名為：(S)-2-氯丁烷氯丁烷返回下頁退出上頁在在Fischer投影式上進行投影式上進行R/S標記：標記：對于對于C2：ClCHClC2H5CH3H S構(gòu)型構(gòu)型對于對于C3：ClCHClCH3C2H5H R構(gòu)型構(gòu)型命名為：命名為：(2S,3R)-2,3-二氯戊烷二氯戊烷返回CH

13、3ClHC2H5ClH123下頁退出上頁Fischer投影式投影式CHCH3ClC2H5C2H5HClCH3CH3HC2H5ClCH3ClHC2H5C2H5ClCH3HR型型返回下頁退出上頁6.7 含有2個不同手性碳原子的對映異構(gòu)HOOCC*H(OH)C*HClCOOH2-羥基羥基-3-氯丁酸氯丁酸有兩個手性碳，四種立體異構(gòu)體，兩對對映異構(gòu)體有兩個手性碳，四種立體異構(gòu)體，兩對對映異構(gòu)體COOHHHOCOOHHClCOOHHHOCOOHClHCOOHOHHCOOHHClCOOHOHHCOOHClH(2S，3S)(2R,3R)(2R,3S)(2S,3R)返回含有含有n個手性碳原子的化合物，應(yīng)有個手

14、性碳原子的化合物，應(yīng)有2n個立體異構(gòu)體個立體異構(gòu)體下頁退出上頁HOOCC*H(OH)C*H(OH)COOH ( 2,3-二羥基丁酸二羥基丁酸) （酒石酸）（酒石酸）有兩個手性碳，三種立體異構(gòu)體，(1)和(2)為一對對映異構(gòu)體；(3)和(4)為同一分子，無旋光性，稱內(nèi)消旋體。6.7 含有2個相同手性碳原子的對映異構(gòu)COOHOHHCOOHHHOCOOHOHHCOOHOHHCOOHHHOCOOHHHOCOOHHHOCOOHOHH(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)or(2R,3S)or(2R,3S)(2R,3R)返回下頁退出上頁CCHOHHOHCOOHCOOHCOOHHHOCOOHOHHCOOHOHHCOOHHOHCC費歇爾投影式為重疊式構(gòu)象費歇爾投影式為重疊式構(gòu)象返回下頁退出上頁（2S,3R）酒石酸分子中的酒石酸分子中的對稱面對稱面和對稱中心和對稱中心全重疊式構(gòu)象COOHHOHCOOHHOHCC返回動畫（2S,3R）酒石酸分子的全重疊式構(gòu)象有對稱面下頁退出上頁（2S,3R）酒石酸分子中的對稱面和酒石酸分子中的對稱面和對稱中心對稱中心對位交叉式構(gòu)象COOHOHHCOOHHOHCC返回動畫（2S,3R）酒石酸分子的對位交叉式構(gòu)象有對稱中心下頁退出上頁課堂練習：課堂練習：1.下列化合物中有無手性碳原子？若有，請用星號標出。CH3CH2CH2CHCH2CH3CH3C6H5