環(huán)烴及立體化學(xué)(有機(jī)化學(xué)課件)

1、脂脂 環(huán)環(huán) 烴烴學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求脂環(huán)烴的分類、命名和異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴的分類、命名和異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴的性質(zhì)脂環(huán)烴的性質(zhì)環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)萜類和甾類化合物萜類和甾類化合物 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求1 1、掌握脂環(huán)烴的命名、順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象；、掌握脂環(huán)烴的命名、順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象；2 2、掌握環(huán)烷烴和環(huán)烯烴的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性質(zhì)，并了解碳、掌握環(huán)烷烴和環(huán)烯烴的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性質(zhì)，并了解碳環(huán)的大小與其穩(wěn)定性的關(guān)系；環(huán)的大小與其穩(wěn)定性的關(guān)系；3 3、掌握環(huán)己烷的構(gòu)象，椅式、船式和扭船式、掌握環(huán)己烷的構(gòu)象，椅式、船式和扭船式、a a鍵和鍵和e e鍵，鍵，了解它們的能量關(guān)系。了解它

2、們的能量關(guān)系。4 4、掌握一元、二元取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象式和理解十氫化、掌握一元、二元取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象式和理解十氫化萘的構(gòu)象。萘的構(gòu)象。5 5、掌握下列概念或術(shù)語(yǔ)：張力環(huán)和無(wú)張力環(huán)、船式和椅式、掌握下列概念或術(shù)語(yǔ)：張力環(huán)和無(wú)張力環(huán)、船式和椅式構(gòu)象、直立鍵和平伏鍵、稠環(huán)烴、橋環(huán)烴、螺環(huán)烴。構(gòu)象、直立鍵和平伏鍵、稠環(huán)烴、橋環(huán)烴、螺環(huán)烴。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn) 本章重點(diǎn)和難點(diǎn)是環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、環(huán)己烷及一元取代本章重點(diǎn)和難點(diǎn)是環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、環(huán)己烷及一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象、二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象。環(huán)己烷的構(gòu)象、二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象。 脂環(huán)烴的分類、命名和異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴的分類、命名和異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴

3、環(huán)碳原子的飽和程度碳環(huán)數(shù)目環(huán)烷烴 CnH2n 環(huán)烯烴環(huán)炔烴單環(huán)雙環(huán)多環(huán)CnH2n-2CnH2n-4(上）脂環(huán)烴的分類脂環(huán)烴的分類環(huán)的大小：小環(huán)（元）；普通環(huán)（元）；環(huán)的大?。盒…h(huán)（元）；普通環(huán)（元）； 中環(huán)（元）和大環(huán)（十二碳以上）。中環(huán)（元）和大環(huán)（十二碳以上）。 脂環(huán)烴的命名脂環(huán)烴的命名1 1、根據(jù)分之中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。、根據(jù)分之中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。2 2、把取代基的名稱寫(xiě)在環(huán)烷烴的前面。、把取代基的名稱寫(xiě)在環(huán)烷烴的前面。 3 3、取代基位次按、取代基位次按“最低系列最低系列”原則列出，基團(tuán)順序按原則列出，基團(tuán)順序按“次序次序規(guī)則規(guī)則”小的優(yōu)先列出。小的優(yōu)先列出。例如

4、：例如：環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 CH3CHCH3CH3CH31，3-=甲基環(huán)戊烷異丙基環(huán)己烷1-甲基-3-異丙基 環(huán)己烷1，4-=甲基-4-乙基 環(huán)己烷環(huán)烯烴的命名環(huán)烯烴的命名 1 1、根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烯。、根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烯。2 2、以、以雙鍵的位次雙鍵的位次和取代基的位置最小為原則。和取代基的位置最小為原則。 例如：例如：CH3CH3CH3環(huán)戊烯1-甲基環(huán)戊烯3，4-=甲基 環(huán)己烯1，3-環(huán)戊烯2-甲基-1，3- 環(huán)己二烯橋環(huán)烴（二環(huán)、三環(huán)等）橋環(huán)烴（二環(huán)、三環(huán)等） 分之中含有兩個(gè)或多個(gè)碳環(huán)的多環(huán)化合物中，其中分之中含有兩個(gè)或多個(gè)碳環(huán)的多環(huán)化合物中，其

5、中兩個(gè)環(huán)共兩個(gè)環(huán)共用兩個(gè)或多個(gè)碳原子用兩個(gè)或多個(gè)碳原子的化合物稱為橋環(huán)化合物。的化合物稱為橋環(huán)化合物。 編號(hào)原則：從橋的一端開(kāi)始，沿編號(hào)原則：從橋的一端開(kāi)始，沿最長(zhǎng)橋最長(zhǎng)橋編致橋的另一端，編致橋的另一端，再沿次長(zhǎng)橋致始橋頭，最短的橋最后編號(hào)。再沿次長(zhǎng)橋致始橋頭，最短的橋最后編號(hào)。1234567橋頭碳 化合物名為化合物名為 7 7，7-7-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán)22，2 2，11庚烷庚烷命名：命名：根據(jù)根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為環(huán)某烷，稱為環(huán)某烷， 在環(huán)字后面的在環(huán)字后面的方括號(hào)中標(biāo)出方括號(hào)中標(biāo)出除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)（大的數(shù)目排前，（大的數(shù)目排前，小的

6、排后），（如圖）。其它同環(huán)烷烴的命名。小的排后），（如圖）。其它同環(huán)烷烴的命名。 CH2CH3Cl2-甲基-5-異丙基二環(huán)3，1，0己烷2-乙基-6-氯二環(huán)3，2，1辛烷12345678123456CH3CH312345678CH3123456785 , 6_ 2 . 2 . 2 _ _2二甲基二環(huán)辛烯_2_ _6甲基二環(huán) 3 . 2 . 1 辛烯 3 . 3 . 0 二環(huán)辛烷螺環(huán)烴螺環(huán)烴 兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。 編號(hào)原則：編號(hào)原則：從較小環(huán)中與螺從較小環(huán)中與螺原子相鄰的一個(gè)碳原子原子相鄰的一個(gè)碳原子開(kāi)始，開(kāi)始，途經(jīng)小環(huán)到螺原子，再沿大

7、途經(jīng)小環(huán)到螺原子，再沿大環(huán)致所有環(huán)碳原子。環(huán)致所有環(huán)碳原子。 BrCH3螺碳原子123456781-溴-5-甲基螺3，4辛烷命名：根據(jù)成環(huán)碳原子的命名：根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為環(huán)某烷，總數(shù)稱為環(huán)某烷，在方括在方括號(hào)中標(biāo)出各碳環(huán)中除螺碳號(hào)中標(biāo)出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數(shù)目原子以外的碳原子數(shù)目（小的數(shù)目排，大的排（小的數(shù)目排，大的排后），其它同烷烴的后），其它同烷烴的 命名命名CH315699_1 , 6_ _甲基螺 4 . 5 癸二烯CH3123455_甲基螺 3 . 4 壬烷CH3CH2CH3CH313573 , 7_ _1二甲基乙基螺 4 , 4 壬烷 異構(gòu)現(xiàn)象異構(gòu)現(xiàn)象 脂環(huán)烴的異構(gòu)有

8、脂環(huán)烴的異構(gòu)有構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)和順?lè)串悩?gòu)和順?lè)串悩?gòu)。如。如C5H10的環(huán)的環(huán)烴的異構(gòu)有：烴的異構(gòu)有： 反式 bp29順式 bp37脂環(huán)烴的性質(zhì)脂環(huán)烴的性質(zhì)物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度都比相應(yīng)的烷環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度都比相應(yīng)的烷烴高一些，但仍比水輕。烴高一些，但仍比水輕?；瘜W(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：普通環(huán)的化學(xué)性質(zhì)普通環(huán)的化學(xué)性質(zhì) 普通脂環(huán)烴具有開(kāi)鏈烴的通性普通脂環(huán)烴具有開(kāi)鏈烴的通性 環(huán)烷烴主要是起自由基取代反應(yīng)，難被氧化。環(huán)烷烴主要是起自由基取代反應(yīng)，難被氧化。 CH3Br2Cl2300光BrClCH3HBrHCl環(huán)烯烴具有烯烴的通性環(huán)烯烴具有烯烴的通性 CH3CH3Br2/CCl

9、4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClClCH3主次CH3HClCH3ClCH3Cl1，4-加成1，2-加成（主）小環(huán)烷烴的特性反應(yīng)小環(huán)烷烴的特性反應(yīng) 1 1、加成反應(yīng)、加成反應(yīng) 1）加氫加氫H2Ni80CH3CH2CH3H2Ni200CH3CH2CH2CH3H2Pd300CH3CH2CH2CH2CH32 2）加鹵素）加鹵素Br2/CCl4CH2-CH2-CH2BrBrCH3CH3CH3Br2/CCl4C-CH-CH2BrCH3BrCH3CH3Br2/CCl4CH2-CH2-CH2-CH2BrBrBr2/CCl4溴褪色可用于鑒別環(huán)烷烴不

10、起加成，而是取代反應(yīng)3 3）加）加H X, H2SO4 HBrH2SO4CCH CH3CH3CH3BrCH3CCH CH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCH CH3CH3CH3OHCH3碳碳環(huán)環(huán)的的斷斷裂裂：發(fā)發(fā)生生在在含含H H最最多多和和含含H H最最少少的的兩兩個(gè)個(gè)碳碳原原子子之之間間。加加成成規(guī)規(guī)律律：遵遵循循不不對(duì)對(duì)稱稱加加成成規(guī)規(guī)律律。2 2、氧化反應(yīng)、氧化反應(yīng) 環(huán)丙烷環(huán)丙烷對(duì)氧化劑穩(wěn)定對(duì)氧化劑穩(wěn)定，不被高猛酸鉀、臭氧等氧化劑，不被高猛酸鉀、臭氧等氧化劑氧化。例如：氧化。例如： CH=CCH3CH3KMnO4COOHCH3CH3C=O故可用高猛酸鉀溶液來(lái)區(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物

11、。故可用高猛酸鉀溶液來(lái)區(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物。 環(huán)烴性質(zhì)小結(jié)：環(huán)烴性質(zhì)小結(jié)：（）（） 小環(huán)烷烴（小環(huán)烷烴（3 3，4 4元環(huán)）易加成，難氧化，似烷似元環(huán)）易加成，難氧化，似烷似烯烯。普通環(huán)以上難加成，難氧化，似烷。普通環(huán)以上難加成，難氧化，似烷。（）（） 環(huán)烯烴、共軛二烯烴，各自具有其相應(yīng)烯烴的通環(huán)烯烴、共軛二烯烴，各自具有其相應(yīng)烯烴的通性。性。環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性 燃燒熱燃燒熱( (H Hc c) )測(cè)定數(shù)據(jù)表明：烷烴分子每增加一個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)表明：烷烴分子每增加一個(gè)CHCH2 2，其燃燒熱數(shù)值的增加基本上是一個(gè)定值其燃

12、燒熱數(shù)值的增加基本上是一個(gè)定值658.6 658.6 kJmolkJmol-1-1。 環(huán)烷烴可以看作是數(shù)量不等的環(huán)烷烴可以看作是數(shù)量不等的CHCH2 2單元連接起來(lái)單元連接起來(lái)的化合物。但的化合物。但不同環(huán)烷烴中的單元不同環(huán)烷烴中的單元CHCH2 2的燃燒熱卻因的燃燒熱卻因環(huán)的大小有著明顯的差異環(huán)的大小有著明顯的差異 一些環(huán)烷烴的燃燒熱一些環(huán)烷烴的燃燒熱名 稱分子燃燒熱( kj.mol-1)CH2的平均燃燒熱( kj.mol-1)CH2的( kj.mol-1)每個(gè)張力整個(gè)環(huán)的張力( kj.mol-1)環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)己烷環(huán)庚烷環(huán)辛烷環(huán)壬烷環(huán)癸烷開(kāi)鏈烷烴2091274433203951463

13、7531059816636697.1686.2664.0658.6662.4663.6664.1663.6658.638.527.45.403.85.05.55.00115.5109.627.0026.640.049.550.90 * * 小環(huán)小環(huán)( (C C3 3C C4 4) )；普通環(huán)；普通環(huán)( (C C5 5C C7 7) )；中環(huán)；中環(huán)( (C C8 8C C1111) )；大環(huán)；大環(huán)(C C1212) )。 熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明：熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明： 小小 環(huán)環(huán)( (環(huán)環(huán)丙丙烷烷) )普普通通環(huán)環(huán)( (環(huán)環(huán)己己烷烷) )697.1658.6依依次次每每個(gè)個(gè)C CH H2 2依依次次環(huán)環(huán)的的穩(wěn)

14、穩(wěn)定定性性：小小 環(huán)環(huán)( (環(huán)環(huán)丙丙烷烷) )普普通通環(huán)環(huán)( (環(huán)環(huán)己己烷烷) ) 單元單元CH2的燃燒熱的燃燒熱，環(huán)的穩(wěn)定性，環(huán)的穩(wěn)定性。故：。故： 為什么小環(huán)化合物不穩(wěn)定？為什么小環(huán)化合物不穩(wěn)定？ 1、 Baeyer理論理論 張力學(xué)說(shuō)（張力學(xué)說(shuō)（1885年提出）：年提出）： 6 60 0。1 10 09 9. .5 5。2 24 4。4 44 4 隨隨著著環(huán)環(huán)的的擴(kuò)擴(kuò)大大，張張力力角張力角張力( (拜爾張力拜爾張力) )：與正常鍵角偏差而引起的張力。與正常鍵角偏差而引起的張力。49.5o19.5o1.5o與正常鍵角偏差角度三元環(huán)四元環(huán) 五元環(huán)環(huán)烷烴環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) 五元以上的環(huán)會(huì)不

15、會(huì)因環(huán)數(shù)增大而不穩(wěn)定？五元以上的環(huán)會(huì)不會(huì)因環(huán)數(shù)增大而不穩(wěn)定？ 比較單位比較單位CH2燃燒熱燃燒熱(H) kJ/mol環(huán)丙烷 環(huán)丁烷 環(huán)戊烷 環(huán)己烷 環(huán)庚烷 環(huán)辛烷 鏈狀烷烴 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 664.2 658.6kJ/mol環(huán)張力：比烷烴環(huán)張力：比烷烴CH2高出的能量。高出的能量。2 2、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論一、環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)一、環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代物理方法測(cè)定，環(huán)丙烷分子中：鍵角現(xiàn)代物理方法測(cè)定，環(huán)丙烷分子中：鍵角 C-C-C = 105.5C-C-C = 105.5; ; H-C-H =114H-C-H =114。 所以環(huán)丙烷分子中碳原子之間的所

16、以環(huán)丙烷分子中碳原子之間的spsp3 3雜化軌道是以彎曲鍵雜化軌道是以彎曲鍵（香蕉鍵）相互交蓋的。（香蕉鍵）相互交蓋的。 1 10 05 5. .5 5。C CC CC CC CC CC C1 10 09 9. .5 5。丙丙 烷烷環(huán)環(huán)丙丙烷烷由此可見(jiàn)：由此可見(jiàn)： (1) 鍵的重疊程度小，穩(wěn)定性小鍵的重疊程度小，穩(wěn)定性小 。 (2) 電子云分布在兩核連線的外側(cè)，增加了試電子云分布在兩核連線的外側(cè)，增加了試劑進(jìn)攻的可能性，故具有不飽和烯烴的性質(zhì)。劑進(jìn)攻的可能性，故具有不飽和烯烴的性質(zhì)。另外另外環(huán)丙烷分子中還存在著另一環(huán)丙烷分子中還存在著另一種張力種張力扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力（由于環(huán)中（由于環(huán)中三個(gè)碳位

17、于同一平面，三個(gè)碳位于同一平面，相鄰的相鄰的C-HC-H鍵互相處于重疊式構(gòu)象，有旋轉(zhuǎn)鍵互相處于重疊式構(gòu)象，有旋轉(zhuǎn)成交叉式的趨向成交叉式的趨向，這樣的張力稱，這樣的張力稱為扭轉(zhuǎn)張力）。為扭轉(zhuǎn)張力）。 CCHHHHHH23114105.5二、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象二、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象 1 1環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)丁烷的構(gòu)象 與環(huán)丙烷相似，環(huán)丁烷分子中存與環(huán)丙烷相似，環(huán)丁烷分子中存在著張力，但比環(huán)丙烷的小，因在著張力，但比環(huán)丙烷的小，因在環(huán)丁烷分子中四個(gè)碳原子不在在環(huán)丁烷分子中四個(gè)碳原子不在同一平面上，見(jiàn)右圖：同一平面上，見(jiàn)右圖： HHHHHHH 根據(jù)結(jié)晶學(xué)和光譜學(xué)的證明，環(huán)丁烷是以折疊狀構(gòu)象根據(jù)結(jié)晶學(xué)和

18、光譜學(xué)的證明，環(huán)丁烷是以折疊狀構(gòu)象存在的，這種非平面型結(jié)構(gòu)可以存在的，這種非平面型結(jié)構(gòu)可以減少減少C-H的重疊的重疊，使扭轉(zhuǎn)使扭轉(zhuǎn)張力減小張力減小。環(huán)丁烷分子中。環(huán)丁烷分子中 C-C-C鍵角為鍵角為 111.5111.5，角張力角張力也比環(huán)丙烷的小也比環(huán)丙烷的小，所以環(huán)丁烷比環(huán)丙烷要穩(wěn)定些?？倧埩?，所以環(huán)丁烷比環(huán)丙烷要穩(wěn)定些?？倧埩δ転槟転?08KJ/mol。2、環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)戊烷的構(gòu)象 0.05nm 環(huán)戊烷分子中，環(huán)戊烷分子中，C-C-CC-C-C夾角為夾角為108108，接近，接近spsp3 3雜化軌雜化軌道間夾角道間夾角109.5109.5，環(huán)張力甚微環(huán)張力甚微，是比較穩(wěn)定的環(huán)。但若，是

19、比較穩(wěn)定的環(huán)。但若環(huán)為平面結(jié)構(gòu)，則其環(huán)為平面結(jié)構(gòu)，則其C-HC-H鍵都相互重疊，會(huì)有較大的扭轉(zhuǎn)鍵都相互重疊，會(huì)有較大的扭轉(zhuǎn)張力，所以，張力，所以，環(huán)戊烷是以折疊式構(gòu)象存在的，為非平面環(huán)戊烷是以折疊式構(gòu)象存在的，為非平面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)右圖，其中有四個(gè)碳原子在同一平面，另外一，見(jiàn)右圖，其中有四個(gè)碳原子在同一平面，另外一個(gè)碳原子在這個(gè)平面之外，成信封式構(gòu)象。個(gè)碳原子在這個(gè)平面之外，成信封式構(gòu)象。 這種構(gòu)象的張力很小，總張力這種構(gòu)象的張力很小，總張力能能2525KJ/molKJ/mol，扭轉(zhuǎn)張力在，扭轉(zhuǎn)張力在2.52.5KJ/molKJ/mol以下，因此，環(huán)戊以下，因此，環(huán)戊烷的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。烷的化學(xué)性

20、質(zhì)穩(wěn)定。三、環(huán)己烷的構(gòu)象三、環(huán)己烷的構(gòu)象在環(huán)己烷分子中，六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵在環(huán)己烷分子中，六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵之間的夾角可以保持之間的夾角可以保持109.5109.5因此環(huán)很穩(wěn)定。因此環(huán)很穩(wěn)定。1 1兩種極限構(gòu)象兩種極限構(gòu)象椅式和船式椅式和船式椅式船式 無(wú)角張力 無(wú)C-H鍵間的扭轉(zhuǎn)張力 無(wú)張力 環(huán) 常溫下 99%無(wú)角張力有C-H鍵間的扭轉(zhuǎn)張力 有張力環(huán) 1%109.5穩(wěn)定性：椅式構(gòu)象環(huán)己烷穩(wěn)定性：椅式構(gòu)象環(huán)己烷 船式構(gòu)象環(huán)己烷船式構(gòu)象環(huán)己烷椅式構(gòu)象穩(wěn)定的原因：椅式構(gòu)象穩(wěn)定的原因： HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH0.250nm234561123456相鄰

21、碳上的C-H鍵全部為 交叉式 不存在：不存在： 非鍵連作用；非鍵連作用； 扭轉(zhuǎn)張力；扭轉(zhuǎn)張力； 角張力。角張力。船式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因：船式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因： HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2345611234560.183nm相鄰碳上的C-H全部為重疊式 存在：存在： 非鍵連作用；非鍵連作用； 扭轉(zhuǎn)張力；扭轉(zhuǎn)張力；2 2平伏鍵（平伏鍵（e e鍵）與直立鍵（鍵）與直立鍵（a a鍵）鍵） 在椅式構(gòu)象中在椅式構(gòu)象中C-HC-H鍵分為兩類。鍵分為兩類。第一類六個(gè)第一類六個(gè)C-HC-H鍵與分鍵與分子的對(duì)稱軸平行，叫做子的對(duì)稱軸平行，叫做直立鍵或直立鍵或a a鍵鍵（其中三個(gè)向環(huán)平面（其中三個(gè)

22、向環(huán)平面上方伸展，另外三個(gè)相反，向環(huán)平面下方伸展）；上方伸展，另外三個(gè)相反，向環(huán)平面下方伸展）；第二類第二類六個(gè)六個(gè)C-HC-H鍵與直立鍵形成接近鍵與直立鍵形成接近109.5109.5的夾角的夾角，平伏著相環(huán)平伏著相環(huán)外伸展，外伸展，叫做叫做平伏鍵或平伏鍵或e e鍵鍵。如下圖：。如下圖： HHHHHHHHHHHH環(huán)己烷的直立鍵和平伏鍵平伏鍵直立鍵對(duì)稱軸在室溫時(shí)，環(huán)己烷的椅式構(gòu)象可通過(guò)在室溫時(shí)，環(huán)己烷的椅式構(gòu)象可通過(guò)C-CC-C鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)（而鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)（而不經(jīng)過(guò)碳碳鍵的斷裂），由一種椅式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N不經(jīng)過(guò)碳碳鍵的斷裂），由一種椅式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象，在互相轉(zhuǎn)變中，椅式構(gòu)象，在互相轉(zhuǎn)變中，原來(lái)的

23、原來(lái)的a a鍵變成了鍵變成了e e鍵，而鍵，而原來(lái)的原來(lái)的e e鍵變成了鍵變成了a a鍵鍵。但上、下關(guān)系沒(méi)變但上、下關(guān)系沒(méi)變。HHHHHH對(duì)稱軸HHHHHHHHHHHHHHHHHHae對(duì)稱軸ae鍵鍵鍵鍵兩個(gè)椅式構(gòu)象的互相轉(zhuǎn)變 當(dāng)六個(gè)碳原子上連的都是氫時(shí)，兩種構(gòu)象是同一構(gòu)象。當(dāng)六個(gè)碳原子上連的都是氫時(shí)，兩種構(gòu)象是同一構(gòu)象。連有不同基團(tuán)時(shí)，則構(gòu)象不同。連有不同基團(tuán)時(shí)，則構(gòu)象不同。 3 3、環(huán)己烷的椅式構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)環(huán)己烷的椅式構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)三上三下；三左三右。三上三下；三左三右。a a鍵變鍵變e e鍵，鍵，e e鍵變鍵變a a鍵，上下關(guān)系不變鍵，上下關(guān)系不變3 3取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)己烷的構(gòu)象1 1）一

24、元取代環(huán)己烷的構(gòu)象）一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 一元取代環(huán)己烷中，取代基可占據(jù)一元取代環(huán)己烷中，取代基可占據(jù)a a鍵，也可占據(jù)鍵，也可占據(jù)e e鍵，鍵，但但占據(jù)占據(jù)e e鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。例如：。例如：HHCH3HHHCH3H室溫93%內(nèi)能比a型少75.3KJ/mol7% 原因：原因：a鍵取代基鍵取代基結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)中的非非鍵原子間斥力比鍵原子間斥力比e鍵取代基的大鍵取代基的大（因非鍵原子間的距離小于正常（因非鍵原子間的距離小于正常原子鍵的距離所致）。從下圖中原子鍵的距離所致）。從下圖中原子在空間的距離數(shù)據(jù)可清楚看原子在空間的距離數(shù)據(jù)可清楚看出。取代基越大出。取代基越大e鍵型構(gòu)象為主鍵型構(gòu)

25、象為主的趨勢(shì)越明顯。的趨勢(shì)越明顯。HCHHHH0.255nm0.233nmHH0.255nm甲基環(huán)己烷原子間的距離HCHCH3HHCH3CH3CCH3CH3CH3室溫99.9%（1 1）、）、1 1，2-2-二取代二取代 CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3（順式）（反式）只能是 構(gòu)象構(gòu)象(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)e,aa,ae,e構(gòu)象CH3CH3最穩(wěn)定的構(gòu)象是最穩(wěn)定的構(gòu)象是e e鍵上取代基最多的構(gòu)象鍵上取代基最多的構(gòu)象2 2）二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象）二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 （2 2）、）、1 1，3-3-二取代二取代HCH3e,aa,aCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HeCH3HCH3H

26、（順式）（反式）構(gòu)象只有 構(gòu)象(其中有大的基團(tuán)時(shí)，則在 鍵上)e,e構(gòu)象 (優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)其他其他 二元、三元等取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象，可用上述同樣方法得知。二元、三元等取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象，可用上述同樣方法得知。 小結(jié)：小結(jié)：1 1環(huán)己烷有兩種極限構(gòu)象（椅式和船式），椅環(huán)己烷有兩種極限構(gòu)象（椅式和船式），椅式為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象式為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象2 2一元取代基主要以一元取代基主要以e e鍵鍵和環(huán)相連。和環(huán)相連。3 3多元取代多元取代環(huán)己烷環(huán)己烷最穩(wěn)定的構(gòu)象是最穩(wěn)定的構(gòu)象是e e鍵上取代基鍵上取代基最多的構(gòu)象。最多的構(gòu)象。4 4環(huán)上有不同取代基時(shí)，環(huán)上有不同取代基時(shí)，大的取代基在大的取代基在e e鍵上構(gòu)鍵上構(gòu)象最

27、穩(wěn)定。象最穩(wěn)定。 討論討論1. 指出下列構(gòu)象異構(gòu)體中哪一個(gè)是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。指出下列構(gòu)象異構(gòu)體中哪一個(gè)是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。CH3(CH3)3CC(CH3)3CH32. 寫(xiě)出化合物 的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象OHCH3CH3OHCH3OH稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)環(huán)烷烴 十氫化萘十氫化萘 H HH HH HH H順順 式式H HH HH HH H反反 式式穩(wěn)穩(wěn)定定性性：反反 式式順順 式式反反-十氫萘十氫萘順順-十氫萘十氫萘萜類和甾類化合物萜類和甾類化合物 萜類和甾族化合物是廣泛存在于植物、昆蟲(chóng)及微生萜類和甾族化合物是廣泛存在于植物、昆蟲(chóng)及微生物等生物體中的一大類有機(jī)化合物。在生物體內(nèi)有著重物等生物體中的一大類有機(jī)化合物。在生物體內(nèi)有著

28、重要的生理作用。萜類和甾族化合物雖是兩類不同的化合要的生理作用。萜類和甾族化合物雖是兩類不同的化合物，但有著生源合成方面的密切關(guān)系，因而放在一起進(jìn)物，但有著生源合成方面的密切關(guān)系，因而放在一起進(jìn)行討論。行討論。 1 1、萜的涵義和異戊二烯規(guī)律、萜的涵義和異戊二烯規(guī)律分子中含分子中含C C1010以上，且組成為以上，且組成為5 5的倍數(shù)的烴的倍數(shù)的烴類化合物稱為類化合物稱為萜類。萜類。 因分子中因分子中含有雙鍵含有雙鍵，所以，所以，萜類化合物又稱為萜烯類化萜類化合物又稱為萜烯類化合物。合物。萜類化合物是廣泛存在于植物和動(dòng)物體內(nèi)的天然有機(jī)化萜類化合物是廣泛存在于植物和動(dòng)物體內(nèi)的天然有機(jī)化合物。如從

29、植物中提取的香精油合物。如從植物中提取的香精油薄荷油、松節(jié)油等，薄荷油、松節(jié)油等，植物及動(dòng)物體中的某些色素植物及動(dòng)物體中的某些色素胡籮卜素、蝦紅素等等。胡籮卜素、蝦紅素等等。研究發(fā)現(xiàn)，萜類分子在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是分子中的碳原研究發(fā)現(xiàn)，萜類分子在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是分子中的碳原子數(shù)都是子數(shù)都是5 5的整倍數(shù)。例如：的整倍數(shù)。例如： 一、萜類化合物一、萜類化合物月桂烯對(duì)薄荷烯（存在于檸檬，橘子中）姜烯（存在于姜油中）（存在于月桂子油等中）松節(jié)油（ 蒎烯）異樟烯（存在于松節(jié)油等中）（存在于姜油，冷杉等中） 上述化合物的碳干骨骼可以看成是由上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干個(gè)異戊二烯單若干個(gè)異戊二烯單位位

30、主要以頭尾相接而成的。主要以頭尾相接而成的。 CCCCCCH2CCH3CHCH2異戊二烯頭尾異戊二烯單位 這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)叫做這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)叫做萜類化合物的異戊二烯規(guī)律萜類化合物的異戊二烯規(guī)律。異。異戊二烯規(guī)則是從對(duì)大量萜類分子構(gòu)造的測(cè)定中歸納出來(lái)戊二烯規(guī)則是從對(duì)大量萜類分子構(gòu)造的測(cè)定中歸納出來(lái)的，所以能反過(guò)來(lái)測(cè)定萜類的分子構(gòu)造。的，所以能反過(guò)來(lái)測(cè)定萜類的分子構(gòu)造。 2 2、萜的分類、萜的分類萜類化合物中異戊二烯單位可相連成鏈狀化合物，也可連成萜類化合物中異戊二烯單位可相連成鏈狀化合物，也可連成環(huán)狀化合物。環(huán)狀化合物。1 1分類分類根據(jù)組成分子的異戊二烯單位的數(shù)目可將萜分成以下幾類：根據(jù)組成分子的異

31、戊二烯單位的數(shù)目可將萜分成以下幾類：1 1）單萜：）單萜： 含有含有兩個(gè)異戊二烯單位兩個(gè)異戊二烯單位。它包含開(kāi)鏈單萜，單。它包含開(kāi)鏈單萜，單環(huán)萜，二環(huán)單萜三種。環(huán)萜，二環(huán)單萜三種。2 2）倍半萜：含有三個(gè)異戊二烯單位的萜。）倍半萜：含有三個(gè)異戊二烯單位的萜。3 3）雙萜：）雙萜： 含有四個(gè)異戊二烯單位的萜。含有四個(gè)異戊二烯單位的萜。4 4）三萜：）三萜： 含有六個(gè)異戊二烯單位的萜。含有六個(gè)異戊二烯單位的萜。5 5）四萜：）四萜： 含有八個(gè)異戊二烯單位的萜。含有八個(gè)異戊二烯單位的萜。這些萜類和單萜一樣，也有開(kāi)鏈和成環(huán)之分。這些萜類和單萜一樣，也有開(kāi)鏈和成環(huán)之分。 CH2OHCH2OH 牛兒苗醇（

32、香葉醇）橙花油醇b.p 230 b.p 226.7 互為幾何異構(gòu)體，存在于玫瑰油、橙花油、香茅油中，為無(wú)色、有玫瑰香氣的液體，是作香料的重要原料。CHOCHO 牛兒苗醛或香葉醛橙花醛存在于檸檬草油、橘子油中，配制檸檬香精的重要原料，檸檬醛檸檬醛ab有很強(qiáng)的檸檬香氣，是用于也是合成維生素 的重要原料。OH*薄 荷 醇 CH3蒎烯蒎烯是松節(jié)油的主要成分（ ）80%用作油漆、蠟等的溶劑，是合成冰片、樟腦等的重要化工原料。b.p 156CH3O莰酮（樟腦）m.p179b.p 209 重要存在于樟腦樹(shù)中，為無(wú)色閃光結(jié)晶，易升華，有愉快香味。樟腦氣味有驅(qū)蟲(chóng)作用，可用于毛料衣物的紡蛀劑。在醫(yī)藥上用作強(qiáng)化劑以

33、及配制十滴水、清涼油等。OH金合歡醇倍半萜是有三個(gè)異戊二烯單位連接而構(gòu)成的，它也有倍半萜是有三個(gè)異戊二烯單位連接而構(gòu)成的，它也有鏈狀和環(huán)狀的。如金合歡醇、山道年等均屬于倍半萜。鏈狀和環(huán)狀的。如金合歡醇、山道年等均屬于倍半萜。 OOO山 道 年雙萜是由四個(gè)異戊二烯單位連接而成的一類萜化合雙萜是由四個(gè)異戊二烯單位連接而成的一類萜化合物，廣泛分布與動(dòng)植物體內(nèi)。物，廣泛分布與動(dòng)植物體內(nèi)。 OH維生素（ ）A1AOH葉 綠 醇三萜是由六個(gè)異戊二烯單位連接而成的化合物，如角鯊烯。三萜是由六個(gè)異戊二烯單位連接而成的化合物，如角鯊烯。 角鯊烯squalene（ ）H3CCH3HOCH3CH3CH3H3C角鯊烯

34、羊毛甾醇四萜是由八個(gè)異戊二烯單位連接而構(gòu)成的，在自然界廣泛存在。四萜是由八個(gè)異戊二烯單位連接而構(gòu)成的，在自然界廣泛存在。 胡蘿卜素m.p188184178胡蘿卜素m.p胡蘿卜素m.p15%85%0.1%廣泛存在于植物的葉、莖、和果實(shí)及動(dòng)物的乳汁和脂肪中， 體最重要（生理活性最強(qiáng)）。二、甾族化合物二、甾族化合物1 1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)甾類化合物分子中，都含有一個(gè)叫甾核的四環(huán)碳骨架，環(huán)上甾類化合物分子中，都含有一個(gè)叫甾核的四環(huán)碳骨架，環(huán)上一般帶有三個(gè)側(cè)鏈其通式為：一般帶有三個(gè)側(cè)鏈其通式為： R1R2R3R R1 1、R R2 2一般為甲基，稱為一般為甲基，稱為角甲基角甲基，R R3 3為其它含有不同

35、碳原子數(shù)的取代基。為其它含有不同碳原子數(shù)的取代基。甾是個(gè)象形字，是根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)而來(lái)甾是個(gè)象形字，是根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)而來(lái)的，的， “田田”表示四個(gè)環(huán)，表示四個(gè)環(huán)，“ ”表表示為三個(gè)側(cè)鏈。許多甾體化合物除這示為三個(gè)側(cè)鏈。許多甾體化合物除這三個(gè)側(cè)鏈外，甾核上還有雙鍵、羥基三個(gè)側(cè)鏈外，甾核上還有雙鍵、羥基和其他取代基。和其他取代基。 四個(gè)環(huán)用四個(gè)環(huán)用A A、B B、C C、D D編號(hào)，碳原子也按固定順序用阿拉伯編號(hào)，碳原子也按固定順序用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)。如下圖：數(shù)字編號(hào)。如下圖： ABCD12345678910111213141516171819202 2、甾族化合物的分類和命名、甾族化合物的分類和命名1

36、1）命名命名甾族化合物的命名相當(dāng)復(fù)雜，通常用與其來(lái)源或生理作用甾族化合物的命名相當(dāng)復(fù)雜，通常用與其來(lái)源或生理作用有關(guān)的有關(guān)的俗名俗名。2 2）分類分類根據(jù)甾族化合物的存在和化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：根據(jù)甾族化合物的存在和化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：甾醇、膽汁酸甾醇、膽汁酸、甾族激素、甾族生物堿、甾族激素、甾族生物堿等。等。HOH3CH3CHH3CCH3CH3HH膽 甾 醇人體中膽固醇含量過(guò)高是有害的，它可以引起膽結(jié)石、動(dòng)脈硬化等癥。由于膽甾醇與脂肪酸都是醋源物質(zhì)，食物中的油脂過(guò)多時(shí)會(huì)提高血液中的膽甾醇含量，因而食油量不能過(guò)多。膽甾醇在酶催化下氧化成膽甾醇在酶催化下氧化成7-7-脫氫膽甾醇。脫氫膽甾醇。7-7-脫氫膽

37、甾醇脫氫膽甾醇存在于皮膚組織中，在日光照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變存在于皮膚組織中，在日光照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素為維生素D D3 3： HOH3CH3CH3CCH3CH3HH脫氫膽甾醇7HOH3CH3CCH3CH3H維生素D3日光維生素維生素D3是從小腸中吸收是從小腸中吸收Ca2+離子過(guò)程中的關(guān)鍵化合物。離子過(guò)程中的關(guān)鍵化合物。體內(nèi)維生素體內(nèi)維生素D3的濃度太低，會(huì)引起的濃度太低，會(huì)引起Ca2+離子缺乏，不足以離子缺乏，不足以維持骨骼的正常生成而產(chǎn)生軟骨病。維持骨骼的正常生成而產(chǎn)生軟骨病。HOHH3COHHH雌二醇OCH3CH3CHHHOCH3孕 甾 酮OCH3CH3CHHHOCH2OH

38、OHOCH3CH3CHHHOCH2OHOHHOOOCH3CH3CHHHOCH2OHHO立立 體體 化化 學(xué)學(xué)學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求手性和對(duì)映體手性和對(duì)映體含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu) 含有多個(gè)手性碳原子化合物的立體異構(gòu)含有多個(gè)手性碳原子化合物的立體異構(gòu) 構(gòu)型的表示法、構(gòu)型的確定和構(gòu)型的標(biāo)記構(gòu)型的表示法、構(gòu)型的確定和構(gòu)型的標(biāo)記環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)不含手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)不含手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)外消旋體的拆分外消旋體的拆分 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容: 概述概述旋光性和比旋光度旋光性和比旋光度含有其他含有其他手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)手性碳原子化

39、合物的對(duì)映異構(gòu)旋光異構(gòu)體的性質(zhì)旋光異構(gòu)體的性質(zhì)v學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： v1 掌握立體異構(gòu)、光學(xué)異構(gòu)、對(duì)稱因素（主要指對(duì)稱掌握立體異構(gòu)、光學(xué)異構(gòu)、對(duì)稱因素（主要指對(duì)稱面、對(duì)稱中心）、手性碳原子、手性分子、對(duì)映體、非面、對(duì)稱中心）、手性碳原子、手性分子、對(duì)映體、非對(duì)映體、外消旋體、內(nèi)消旋體等基本概念。對(duì)映體、外消旋體、內(nèi)消旋體等基本概念。v2 掌握書(shū)寫(xiě)費(fèi)歇爾投影式的方法。掌握書(shū)寫(xiě)費(fèi)歇爾投影式的方法。v3 掌握構(gòu)型的掌握構(gòu)型的D、L和和R、S標(biāo)記法。標(biāo)記法。v4 掌握判斷分子手性的方法。掌握判斷分子手性的方法。v5 初步掌握親電加成反應(yīng)的立體化學(xué)。初步掌握親電加成反應(yīng)的立體化學(xué)。 異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化學(xué)

40、中存在著的極為普遍異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)化學(xué)中存在著的極為普遍的現(xiàn)象。其異構(gòu)現(xiàn)象可歸納如下：的現(xiàn)象。其異構(gòu)現(xiàn)象可歸納如下： 構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)互變異構(gòu)互變異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)順?lè)串悩?gòu)對(duì)映非對(duì)映異構(gòu)對(duì)映非對(duì)映異構(gòu)同分異構(gòu)同分異構(gòu)單鍵旋轉(zhuǎn)異構(gòu)單鍵旋轉(zhuǎn)異構(gòu)叔胺翻轉(zhuǎn)異構(gòu)叔胺翻轉(zhuǎn)異構(gòu)立體異構(gòu)立體異構(gòu) 構(gòu)造相同構(gòu)造相同,分子中原子或基團(tuán)在空間的排列方式不同。分子中原子或基團(tuán)在空間的排列方式不同。 幾何異構(gòu) 因共價(jià)鍵旋轉(zhuǎn)受阻而產(chǎn)生的立體異構(gòu)。構(gòu)象異構(gòu) 因單鍵“ 自由” 旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的立體異構(gòu)。CH3HHCH3HHHCH3HHHC

41、H3CH3CH3旋光異構(gòu) 因分子中手性因素而產(chǎn)生的立體異構(gòu)。CH3CC2H5BrClCCH3ClC2H5BrCCH3ClBrH5C2 同分異構(gòu)是多層次性同分異構(gòu)是多層次性 構(gòu)造異構(gòu)、構(gòu)造異構(gòu)、構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)和和構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)是不同層次上的異構(gòu)。其是不同層次上的異構(gòu)。其中構(gòu)造異構(gòu)屬較低層次的異構(gòu)形式，其次為構(gòu)型異構(gòu)，而中構(gòu)造異構(gòu)屬較低層次的異構(gòu)形式，其次為構(gòu)型異構(gòu)，而構(gòu)象異構(gòu)是較高層次的異構(gòu)形式。構(gòu)象異構(gòu)是較高層次的異構(gòu)形式。其中低層次異構(gòu)形式通其中低層次異構(gòu)形式通常包含有較高層次的異構(gòu)形式。常包含有較高層次的異構(gòu)形式。v對(duì)映異構(gòu)是指分子式、構(gòu)造式相同，對(duì)映異構(gòu)是指分子式、構(gòu)造式相同，構(gòu)型不

42、同，互呈構(gòu)型不同，互呈鏡像對(duì)映關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象鏡像對(duì)映關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象。為什么要研究對(duì)映異構(gòu)呢？因：為什么要研究對(duì)映異構(gòu)呢？因：1天然有機(jī)化合物大多有旋光現(xiàn)象。天然有機(jī)化合物大多有旋光現(xiàn)象。2物質(zhì)的旋光性與藥物的療效有關(guān)（如左旋維生素物質(zhì)的旋光性與藥物的療效有關(guān)（如左旋維生素C可可治治抗壞血病，而右旋的不行）?？箟难。倚牟恍校?。3用于研究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理。用于研究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理。 1848年年 Pasteur（巴斯德（巴斯德 法國(guó)化學(xué)家）在顯微鏡下用法國(guó)化學(xué)家）在顯微鏡下用鑷子將外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。鑷子將外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。 二者的關(guān)系：二者的關(guān)系：互為鏡

43、象互為鏡象（實(shí)物與鏡象關(guān)系，或者（實(shí)物與鏡象關(guān)系，或者說(shuō)左、右手關(guān)系）。說(shuō)左、右手關(guān)系）。二者無(wú)論如何也不能完全重疊。二者無(wú)論如何也不能完全重疊。 實(shí)物與鏡象不能重疊的分子，稱為手性分子。實(shí)物與鏡象不能重疊的分子，稱為手性分子。手性和對(duì)映體手性和對(duì)映體手性手性( (ChiralityChirality) )：實(shí)物與其鏡影不能重疊的現(xiàn)象。：實(shí)物與其鏡影不能重疊的現(xiàn)象。一、手性一、手性物質(zhì)分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從物質(zhì)分子能否與其鏡象完全重疊（是否有手性），可從分子中有無(wú)對(duì)稱因素來(lái)判斷。分子中有無(wú)對(duì)稱因素來(lái)判斷。 二、二、對(duì)稱因素：對(duì)稱因素： 1. 對(duì)稱軸對(duì)稱軸Cn 以設(shè)想直線為

44、軸旋轉(zhuǎn)以設(shè)想直線為軸旋轉(zhuǎn)360。/ n，得到與原分子相同的，得到與原分子相同的分子，該直線稱為分子，該直線稱為n重對(duì)稱軸（又稱重對(duì)稱軸（又稱n階對(duì)稱軸）。階對(duì)稱軸）。 CCClClHH三重對(duì)稱軸(C3)動(dòng)畫(huà)演示六重對(duì)稱軸(C6)動(dòng)畫(huà)演示二重對(duì)稱軸動(dòng)畫(huà)演示2. 對(duì)稱面對(duì)稱面 s s 某一平面將分子分為兩半，就象一面鏡子，實(shí)物（一某一平面將分子分為兩半，就象一面鏡子，實(shí)物（一半）與鏡象（另一半）彼此可以重疊，則該平面是對(duì)稱面。半）與鏡象（另一半）彼此可以重疊，則該平面是對(duì)稱面。 CCH3ClClHCCHClHCl對(duì)稱面對(duì)稱面3. 對(duì)稱中心對(duì)稱中心 i 分子中有一中心點(diǎn)，通過(guò)該點(diǎn)分子中有一中心點(diǎn)，通

45、過(guò)該點(diǎn) 所畫(huà)的直線都以等距離達(dá)到所畫(huà)的直線都以等距離達(dá)到相同的基團(tuán)，則該中心點(diǎn)是對(duì)稱中心。相同的基團(tuán)，則該中心點(diǎn)是對(duì)稱中心。COOHCOOHBrBrHHHHPCH3CH3BrBrHHHHHHHHP4. 交替對(duì)稱軸（旋轉(zhuǎn)反映軸）交替對(duì)稱軸（旋轉(zhuǎn)反映軸） Sn HHClClHHClCl旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)HHClClHClClH-HHClClHHClCl9 90 0。交替對(duì)稱軸動(dòng)畫(huà)演示Sn = Cn + （垂直于（垂直于Cn）1956年首次合成了一個(gè)有四重更迭軸的分子分子繞設(shè)想直線為軸，旋轉(zhuǎn)分子繞設(shè)想直線為軸，旋轉(zhuǎn)360360。/ n/ n后，再用一個(gè)與此直后，再用一個(gè)與此直線垂直的平面進(jìn)行反映（即以此平面為

46、鏡面，作出鏡線垂直的平面進(jìn)行反映（即以此平面為鏡面，作出鏡象），如果得到的鏡象與原分子完全相同，該直線稱為象），如果得到的鏡象與原分子完全相同，該直線稱為n n重交替對(duì)稱軸（稱重交替對(duì)稱軸（稱Sn ）。）。結(jié)論結(jié)論： A. .有對(duì)稱面、對(duì)稱中心、四重交替對(duì)稱軸有對(duì)稱面、對(duì)稱中心、四重交替對(duì)稱軸的分子均的分子均可與其鏡象重疊，是非手可與其鏡象重疊，是非手性分子；反之，為手性分子。性分子；反之，為手性分子。 至于對(duì)稱軸并不能作為分子是否具有手性的判據(jù)。至于對(duì)稱軸并不能作為分子是否具有手性的判據(jù)。 B. .大多數(shù)非手性分子都有對(duì)稱軸或?qū)ΨQ中心，只有大多數(shù)非手性分子都有對(duì)稱軸或?qū)ΨQ中心，只有交替對(duì)稱軸

47、而無(wú)對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心的化合物是少數(shù)。交替對(duì)稱軸而無(wú)對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心的化合物是少數(shù)。 既無(wú)對(duì)稱面也沒(méi)有對(duì)稱中心的既無(wú)對(duì)稱面也沒(méi)有對(duì)稱中心的，一般可判定為是，一般可判定為是手性分子手性分子。 分子的手性是對(duì)映體存在的分子的手性是對(duì)映體存在的必要和充分條件必要和充分條件。 如果分子中如果分子中不存在對(duì)稱面、對(duì)稱中心和四重更迭對(duì)稱不存在對(duì)稱面、對(duì)稱中心和四重更迭對(duì)稱軸軸，則這個(gè)分子具有手性，則這個(gè)分子具有手性實(shí)驗(yàn)事實(shí)：實(shí)驗(yàn)事實(shí)：CH3CHCOOHOH從肌肉中得到的肌肉乳酸+ 3.82。葡萄糖發(fā)酵得到的乳酸3.82。酸牛奶中得到的乳酸0。來(lái) 源旋 光 性羥基丙酸 ( 乳酸 ) 同為乳酸，同為乳酸，為什么

48、會(huì)具有為什么會(huì)具有不同的光學(xué)性不同的光學(xué)性質(zhì)呢？質(zhì)呢？COOHCH3OHHCOOHCH3OHHCCCOOHCOOHCH3H3CHOOHHH-三、三、對(duì)映體對(duì)映體對(duì)映體：對(duì)映體：分子的構(gòu)造相同，但構(gòu)型不同，分子的構(gòu)造相同，但構(gòu)型不同，形成實(shí)物與鏡象形成實(shí)物與鏡象的兩種分子的兩種分子，稱為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱：對(duì)映體）。，稱為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱：對(duì)映體）。 成對(duì)存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。成對(duì)存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。對(duì)映異構(gòu)動(dòng)畫(huà)演示對(duì)映異構(gòu)動(dòng)畫(huà)演示v對(duì)映異構(gòu)體之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)基本相同，對(duì)映異構(gòu)體之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)基本相同，只是對(duì)平面偏振光的旋轉(zhuǎn)方向只是對(duì)平面偏振光的旋轉(zhuǎn)

49、方向（旋光性能）不同。（旋光性能）不同。在在手性環(huán)境條件下手性環(huán)境條件下，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，對(duì)映體會(huì)表現(xiàn)出某些不同的性質(zhì)，如如反應(yīng)速度有差異，生理作用的不同等。反應(yīng)速度有差異，生理作用的不同等。 光是一種電磁波，光波的振動(dòng)方向與光的前進(jìn)方向垂直。光是一種電磁波，光波的振動(dòng)方向與光的前進(jìn)方向垂直。平面偏振光 旋光性與比旋光度旋光性與比旋光度一、旋光性旋光性 普通光在通過(guò)尼克爾棱鏡后形成的只在一個(gè)方普通光在通過(guò)尼克爾棱鏡后形成的只在一個(gè)方向傳播的平面光叫偏振光。向傳播的平面光叫偏振光。1. 偏振光偏振光( plane-polarized light )2.旋光性：旋光性：也稱也稱光學(xué)活

50、性光學(xué)活性 ( optical activity ) 物質(zhì)能使偏振光發(fā)生偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)。物質(zhì)能使偏振光發(fā)生偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)。 結(jié)論：結(jié)論： 物質(zhì)有兩類：物質(zhì)有兩類： （1）旋光性物質(zhì)）旋光性物質(zhì)能使偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，能使偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)， 叫做旋光性；具有旋光性的物質(zhì)，叫做旋光性物質(zhì)。叫做旋光性；具有旋光性的物質(zhì)，叫做旋光性物質(zhì)。 （2）非旋光性物質(zhì)）非旋光性物質(zhì)不具有旋光性的物質(zhì)，叫做不具有旋光性的物質(zhì)，叫做 非旋光性物質(zhì)。非旋光性物質(zhì)。3.右旋和左旋右旋和左旋 ( dextrorotatory and levorotatory ) 使偏振光振動(dòng)平面使偏振光振動(dòng)平面向右旋轉(zhuǎn)向右旋轉(zhuǎn)稱稱右旋

51、右旋，“ + ”或或“d” 使偏振光振動(dòng)平面使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)向左旋轉(zhuǎn)稱稱左旋左旋，“ - ”或或“l(fā)”4.旋光度（旋光度（observed rotation) 旋光活性物質(zhì)使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度，用旋光活性物質(zhì)使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度，用“a a ”表示。表示。 它不僅是由它不僅是由物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性（與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)）（與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)）決定的，決定的，也與測(cè)定的條件有關(guān)。也與測(cè)定的條件有關(guān)。旋光度大小的影響因素：旋光度大小的影響因素：1 1、溫度、溫度 2 2、波長(zhǎng)、波長(zhǎng) 3 3、溶劑的性、溶劑的性質(zhì)質(zhì) 4 4、旋光管的長(zhǎng)度、旋光管的長(zhǎng)度 5 5、旋光管中物質(zhì)濃度、旋光

52、管中物質(zhì)濃度旋光儀旋光儀(polarimeter)5. 比旋光度（比旋光度（specific rotation) 為了便于比較，就要使其成為一個(gè)常量，故用比旋光為了便于比較，就要使其成為一個(gè)常量，故用比旋光度度來(lái)表示：來(lái)表示： 在一定溫度和波長(zhǎng)（通常為鈉光燈，波長(zhǎng)為在一定溫度和波長(zhǎng)（通常為鈉光燈，波長(zhǎng)為589 nm）條件下，條件下，樣品管長(zhǎng)度為樣品管長(zhǎng)度為1dm，樣品濃度為，樣品濃度為1gml-1時(shí)測(cè)得時(shí)測(cè)得的旋光度的旋光度。是一物理常數(shù)。是一物理常數(shù)。 claaDD - 鈉光源，波長(zhǎng)為鈉光源，波長(zhǎng)為589nm；T - 測(cè)定溫度，單位為測(cè)定溫度，單位為a a - 實(shí)測(cè)的旋光度；實(shí)測(cè)的旋光度；l

53、 - 樣品池的長(zhǎng)度，單位為樣品池的長(zhǎng)度，單位為dm；c - 為樣品的濃度，單位為為樣品的濃度，單位為gml-1。 TC(g/ml) l(dm)a 例：從粥樣硬化動(dòng)脈中分離出來(lái)的膽甾醇例：從粥樣硬化動(dòng)脈中分離出來(lái)的膽甾醇0.5g溶解于溶解于20ml 氯仿，并放入氯仿，并放入1dm的測(cè)量管中，測(cè)得旋光度的測(cè)量管中，測(cè)得旋光度-0.76o。求其比。求其比 旋光度。旋光度。 如何確定一個(gè)活性物質(zhì)是如何確定一個(gè)活性物質(zhì)是+60o的右旋體還是的右旋體還是-300o的左旋體的左旋體？含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)含一個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)手性碳原子的概念：手性碳原子的概念：連有四個(gè)各不相同基團(tuán)的碳原

54、子連有四個(gè)各不相同基團(tuán)的碳原子稱稱為手性碳原子（或手性中心）用為手性碳原子（或手性中心）用C*表示。表示。含有含有一個(gè)手性碳原子一個(gè)手性碳原子的化合物的化合物一定是手性分子一定是手性分子。它有兩種不同的構(gòu)型，是互為實(shí)物與鏡象關(guān)系的立體異它有兩種不同的構(gòu)型，是互為實(shí)物與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體，稱為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱為對(duì)映體）。構(gòu)體，稱為對(duì)映異構(gòu)體（簡(jiǎn)稱為對(duì)映體）。一、對(duì)映體、對(duì)映體 二、二、外消旋體外消旋體等量的左旋體和右旋體的等量的左旋體和右旋體的混合物混合物稱為外消旋體，一般用（稱為外消旋體，一般用（或或dldl）來(lái)表示。）來(lái)表示。無(wú)旋光性無(wú)旋光性。外消旋體與對(duì)映體的比較（以乳酸為例）：外消旋體

55、與對(duì)映體的比較（以乳酸為例）： 旋光性旋光性 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 生理作用生理作用 外消旋體外消旋體 不旋光不旋光 mp 18 基本相同基本相同 各自發(fā)揮其左右各自發(fā)揮其左右 對(duì)映體對(duì)映體 旋光旋光 mp 53 基本相同基本相同 旋體的生理功能旋體的生理功能對(duì)映體對(duì)映體互為物體與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體?；槲矬w與鏡象關(guān)系的立體異構(gòu)體。 對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個(gè)是對(duì)映異構(gòu)體都有旋光性，其中一個(gè)是左旋左旋的，一個(gè)是的，一個(gè)是右旋右旋的。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。的。所以對(duì)映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。外消旋體外消旋體可分離可分離成左旋體與右旋體。成左旋體與右旋體。一、對(duì)映體構(gòu)

56、型的表示方法一、對(duì)映體構(gòu)型的表示方法 對(duì)映體的構(gòu)型可用立體結(jié)構(gòu)（楔形式和透視式）和對(duì)映體的構(gòu)型可用立體結(jié)構(gòu)（楔形式和透視式）和費(fèi)歇爾（費(fèi)歇爾（EFischer）投影式表示，）投影式表示， 1、立體結(jié)構(gòu)式、立體結(jié)構(gòu)式 COOHHOHCH3CCOOHCH3HOHCCOOHCH3OHH乳酸優(yōu)點(diǎn)： 形象生動(dòng)，一目了然缺點(diǎn)： 書(shū)寫(xiě)不方便楔形式透視式構(gòu)型的表示法、構(gòu)型的確定和構(gòu)型的標(biāo)記構(gòu)型的表示法、構(gòu)型的確定和構(gòu)型的標(biāo)記 2.Fischer 2.Fischer 投影式：投影式： COOHHCH3OHHCOOHOHCH3HOHCH3COOH乳酸對(duì)映體的費(fèi)歇爾投影式1)投影原則：投影原則：1 橫、豎兩條直線的

57、交叉點(diǎn)代表手性碳原子，位于紙平面。橫、豎兩條直線的交叉點(diǎn)代表手性碳原子，位于紙平面。2 橫線表示與橫線表示與C*相連的兩個(gè)鍵指向相連的兩個(gè)鍵指向紙平面的前面，豎線表紙平面的前面，豎線表示示指向指向紙平面的后面。紙平面的后面。3 將含有碳原子的基團(tuán)寫(xiě)在豎線上，編號(hào)最小的碳原子寫(xiě)將含有碳原子的基團(tuán)寫(xiě)在豎線上，編號(hào)最小的碳原子寫(xiě)在豎線上端。在豎線上端。2 2）使用）使用費(fèi)歇爾投影式應(yīng)注意的問(wèn)題：費(fèi)歇爾投影式應(yīng)注意的問(wèn)題： a 基團(tuán)的位置關(guān)系是基團(tuán)的位置關(guān)系是“橫前豎后橫前豎后” b 不能離開(kāi)紙平面翻轉(zhuǎn)不能離開(kāi)紙平面翻轉(zhuǎn)180；也不能在紙平面上旋轉(zhuǎn)；也不能在紙平面上旋轉(zhuǎn)90或或270與原構(gòu)型相比。與原

58、構(gòu)型相比。 C C 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180，仍為原構(gòu)型。，仍為原構(gòu)型。 3 3）判斷不同投影式是否同一構(gòu)型的方法：）判斷不同投影式是否同一構(gòu)型的方法：（1 1）、）、 將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)將投影式在紙平面上旋轉(zhuǎn)180180，仍為原構(gòu)型。，仍為原構(gòu)型。HOHCOOHCH3HHOCOOHCH3在紙平面180（2）、任意固定一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，依次順時(shí)針或反時(shí)針調(diào)）、任意固定一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，依次順時(shí)針或反時(shí)針調(diào)換另三個(gè)基團(tuán)的位置，不會(huì)改變?cè)瓨?gòu)型。換另三個(gè)基團(tuán)的位置，不會(huì)改變?cè)瓨?gòu)型。HCH3OHC2H5HOHCH3HOHCHH3COHHC2H5C2H5C2H5=（3）、對(duì)調(diào)任意兩

59、個(gè)基團(tuán)的位置，對(duì)調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型）、對(duì)調(diào)任意兩個(gè)基團(tuán)的位置，對(duì)調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變，對(duì)調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對(duì)映體。例如：不變，對(duì)調(diào)奇數(shù)次則為原構(gòu)型的對(duì)映體。例如：HOCHOCH2OHHHOHCH2OHCHOHOCHOCH2OHHHCHOCH2OHOHOH與H對(duì)調(diào)一次CHO與 對(duì)調(diào)一次OH與H對(duì)調(diào)一次同一構(gòu)型對(duì)映體CH2OH3、構(gòu)型的多種表示方法的相互轉(zhuǎn)變、構(gòu)型的多種表示方法的相互轉(zhuǎn)變CH2CH3ClHCH3OHHHCH2CH3ClH3CHOHCH3H3CH2CCH2CH3CH3CH3CH2CH3請(qǐng)將該化合物表示為鋸架式和請(qǐng)將該化合物表示為鋸架式和Fischer投影式投影式HHOHClHHHOClHHO

60、HCl 絕對(duì)構(gòu)型絕對(duì)構(gòu)型 一種手征性的化合物的實(shí)際的三維結(jié)構(gòu)一種手征性的化合物的實(shí)際的三維結(jié)構(gòu) 絕對(duì)構(gòu)型的測(cè)定絕對(duì)構(gòu)型的測(cè)定 X-射線單晶衍射射線單晶衍射(1950年）年） 化學(xué)關(guān)聯(lián)法化學(xué)關(guān)聯(lián)法 相對(duì)構(gòu)型相對(duì)構(gòu)型 相對(duì)于另外的化合物的構(gòu)型的一種化合物的結(jié)構(gòu)相對(duì)于另外的化合物的構(gòu)型的一種化合物的結(jié)構(gòu)二、構(gòu)型的確定二、構(gòu)型的確定絕對(duì)構(gòu)型與相對(duì)構(gòu)型絕對(duì)構(gòu)型與相對(duì)構(gòu)型C CH HO OC CH H2 2O OH HH HO OH H- - -C CH HO OC CH H2 2O OH HH HH HO OD-(+)-甘油醛甘油醛 L-(-)-甘油醛甘油醛三、構(gòu)型標(biāo)記法：三、構(gòu)型標(biāo)記法： 1. D /