有機(jī)化學(xué)課件c5旋光異構(gòu)

1、第五章 旋光異構(gòu)立體異構(gòu)：分子中原子互相連接的次序相同，但空間排列的方式不同，因而呈現(xiàn)的異構(gòu)現(xiàn)象。 有 機(jī) 化 學(xué)普通光是由各種波長(zhǎng)的在垂直于前進(jìn)方向的各個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)的光波所組成5.1 物質(zhì)的旋光性一 偏振光1 尼科爾（Nicol）棱晶(偏振片)：只允許與棱晶晶軸平行的平面上振動(dòng)的光線透過(guò)棱晶。2 平面偏振光：只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光稱為平面偏振光(或解稱偏振光)。二 旋光物質(zhì)和不旋光物質(zhì)1 物質(zhì)的旋光性：能使偏振光振動(dòng)平面轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性或叫光學(xué)活性。2 旋光物質(zhì)（光學(xué)活性物質(zhì)）：具有旋光性的物質(zhì)。3 旋光度：旋光物質(zhì)使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度4 右旋體：使偏振光振動(dòng)平面向右

2、旋轉(zhuǎn)的旋光物質(zhì)。(+)5 左旋體：使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)的旋光物質(zhì)。(-)6 旋光儀: 測(cè)定物質(zhì)旋光度的儀器(結(jié)構(gòu))三 旋光度和比旋光度1 旋光度：旋光物質(zhì)使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度 與所用溶液的濃度、盛液管的長(zhǎng)度、溫度、光波的波長(zhǎng)、溶劑的 性質(zhì)有關(guān)2 比旋光度 定義：1 ml含1 g旋光性物質(zhì)濃度的溶液，放在1 dm（10cm）長(zhǎng)的盛液管中測(cè)得的旋光度稱為該物質(zhì)的比旋光度。通常用t表示。為測(cè)定時(shí)光的波長(zhǎng)，一般采用鈉光（波長(zhǎng)589.3 nm, D表示） a- 樣品的旋光度l- 樣品管的長(zhǎng)度c - 樣品的濃度t = 如：右旋酒石酸在乙醇中，濃度為5 %時(shí)，其比旋光度為：20 + 3.79 （乙

3、醇，5 %）物質(zhì)在濃度（c）, 管長(zhǎng)(l)條件下測(cè)得旋光度（），可以通過(guò)下面公式把它換算成比旋光度t。 t = l(dm) c(g/ml)如果是純液體，可將公式中的c換成液體的密度d即可。在己知比旋光度時(shí)，可通過(guò)測(cè)定溶液的旋光度算出濃度。例：在20 C用鈉光測(cè)定某葡萄糖水溶液的旋光度，測(cè)定值為+3.2，所用測(cè)定管為1 dm，己知葡萄糖水溶液的比旋光度+ 52.5，則由：+ 52.5 +3.2/1c; c = 3.2/52.5 = 0.06 (g/ml)5. 2 手性和對(duì)映體 一、 手性的概念 手性：物體和它的鏡象不能重疊，這種特征稱為手性，手性同樣存在于微觀世界中的分子中。某些化合物也具有手性

4、。有 機(jī) 化 學(xué) 二、 分子的手性和旋光性手性分子：物質(zhì)的分子和它的鏡象不能重疊，這種分子叫手性分子。 一般說(shuō)來(lái) 具有手性的分子都有旋光性；從分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，手性與分子的對(duì)稱性有關(guān)。對(duì)稱面對(duì)稱軸對(duì)稱中心對(duì)稱性若一個(gè)分子中沒(méi)有上述任何一種對(duì)稱因素，這種分子就叫不對(duì)稱分子，不對(duì)稱分子就有手性有 機(jī) 化 學(xué)反-1，2-二氯乙烯對(duì)稱面二氯甲烷對(duì)稱面對(duì)稱性分子-無(wú)手性、無(wú)旋光活性三、對(duì)稱性-對(duì)稱面和對(duì)稱中心 1、對(duì)稱面 ：假如有一個(gè)平面可以把分子分割成兩部分。而一部分正好是另一部分的鏡象，這個(gè)平面就是分子的對(duì)稱面（用表示）。如2、對(duì)稱中心 ：若分子中有一點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)畫任何直線，在離等距離的線段兩端有相

5、同的原子或原子團(tuán)，則點(diǎn)稱為對(duì)稱中心。例：反-1,3-二氟-2,4-二氯環(huán)丁烷有對(duì)稱中心：既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)有對(duì)稱中心的分子是手性分子。有旋光性。使有機(jī)物具有手性的最普遍的因素是手性碳原子手性碳原子：和四個(gè)不相同的原子或基團(tuán)相連的碳原子，用“*”標(biāo)出 如：*四 手性碳原子*課堂練習(xí)：找出下列化合物中的手性碳原子乳酸的模型-OH經(jīng)-CH3至-H的排列順序A 逆時(shí)針?lè)较?B 順時(shí)針?lè)较?.1 含一個(gè)手性碳原子的化合物乳酸分子 ：*當(dāng)C連有4個(gè)不同的基團(tuán)時(shí)，有2種空間排列形式A、B兩分子不能重疊，是實(shí)物和鏡象的關(guān)系把具有實(shí)物和鏡影的關(guān)系的異構(gòu)體，叫做對(duì)映異構(gòu)體含有一個(gè)手性碳原子的化合物，只能有兩種構(gòu)型，

6、也就是只能有兩個(gè)具旋光活性的異構(gòu)體。五、 對(duì)映體和外消旋體對(duì)映異構(gòu)體：構(gòu)造相同，構(gòu)型不同，互為實(shí)物和鏡像關(guān)系而不能重合的立體異構(gòu)體叫做對(duì)映異構(gòu)體，簡(jiǎn)稱對(duì)映體。2 外消旋體：由等量的對(duì)映體組成的物質(zhì)，無(wú)旋光性，稱外消旋體?？刹鸱殖捎倚妥笮齼蓚€(gè)有旋光活性的異構(gòu) 非手性環(huán)境中，對(duì)映體的物理化學(xué)特性沒(méi)有區(qū)別這一對(duì)對(duì)映體都是手性分子，都具有旋光性，使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度相同，即旋光度相同，但方向相反，分別是左旋（-）和右旋（+），分別用（-）-乳酸和（+）-乳酸表示。由蔗糖發(fā)酵得到的是左旋，由肌肉中取得的是右旋。有 機(jī) 化 學(xué)一、 構(gòu)型的表示法 1、模型 ：手性碳原子在紙平面上；伸入手性碳原子內(nèi)，表示在紙

7、平面前，連在手性碳原子周邊上，表示處在紙平面的后面。有 機(jī) 化 學(xué)5. 3 含一個(gè)手性碳原子的開鏈化合物的對(duì)映異構(gòu) 橫向基團(tuán)位于平面的前方豎向基團(tuán)位于平面的后方2、透視式3、費(fèi)歇爾投影式費(fèi)歇爾投影式光照相當(dāng)于將一個(gè)立體模型放在幕前，用光照射模型，在幕上得出的平面影象費(fèi)歇爾投影式國(guó)際命名原則：將碳鏈放在垂直線上，氧化態(tài)較高的碳原子或主鏈上第一號(hào)碳原子在上以垂直線相連的基團(tuán)表示伸向紙后，即遠(yuǎn)離讀者；以水平線相連的基團(tuán)表示伸出紙前即伸向讀者有 機(jī) 化 學(xué)注意：投影式是用平面式來(lái)代表在度空間的立體結(jié)構(gòu)不能任意翻轉(zhuǎn)處理Fischer投影式的注意事項(xiàng)在紙面上平移，構(gòu)型不變?cè)谄矫嫔闲D(zhuǎn)180，構(gòu)型不變。.

8、在平面上旋轉(zhuǎn)90或270，得到對(duì)映體3. 離開平面翻轉(zhuǎn)180，得到對(duì)映體。取代基互換位置奇數(shù)次，得到對(duì)映體。5. 取代基互換位置偶數(shù)次，構(gòu)型不變。每旋轉(zhuǎn)90，構(gòu)型改變一次；兩個(gè)基團(tuán)調(diào)換，構(gòu)型改變；旋轉(zhuǎn)180，構(gòu)型不變；課堂練習(xí) 下列各對(duì)化合物是否為同一構(gòu)型I II I I二 構(gòu)型的標(biāo)記構(gòu)型的R，S命名規(guī)則含一個(gè)手性C原子化合物Cabcd,如果a b c d 將d置于遠(yuǎn)離觀察者的位置，當(dāng)a,b,c為順時(shí)針，為R構(gòu)型，若為逆時(shí)針，則為S構(gòu)型。 有 機(jī) 化 學(xué)次序規(guī)則的主要內(nèi)容原子序數(shù)大的次序大，原子序數(shù)小的次序小，同位素中質(zhì)量高的次序大 。I Br Cl S P F O N C D H 如果原子團(tuán)

9、的第一個(gè)原子相同，則比較與它相連的其它原子（第二個(gè)原子）的原子序數(shù)大小 ，其它依次類推 。含有雙鍵或叁鍵的原子團(tuán)，可以認(rèn)為連有二個(gè)或三個(gè)相同的原子 。構(gòu)型例：乳酸123R123SOrganic Chemistry Wenzhou University課堂練習(xí)：指出下列化合物的或構(gòu)型RSRS用費(fèi)歇爾投影式確定構(gòu)型時(shí)，在紙面上觀察：當(dāng)最小基團(tuán)處在上方或下方(即處于豎線的位置)時(shí)：當(dāng)a,b,c為順時(shí)針時(shí)，為R構(gòu)型，當(dāng)a,b,c為逆時(shí)針時(shí)，為S構(gòu)型。當(dāng)最小基團(tuán)處在左方或右方(即處于橫線的位置)時(shí)：當(dāng)a,b,c為順時(shí)針時(shí)，為S構(gòu)型，當(dāng)a,b,c為逆時(shí)針時(shí)，為R構(gòu)型。 例如：（S）-1-氯-1-溴乙烷 （

10、S）-2-氯丁烷（R）-甘油醛 R課堂練習(xí)：指出下列化合物的或構(gòu)型RRS把下列化合物寫成用費(fèi)歇爾投影式RRRS5. 4 含有兩個(gè)手性碳原子的開鏈化合物的對(duì)映異構(gòu)一、 含兩個(gè)不相同的手性碳原子 兩個(gè)手性碳原子所連的四個(gè)基團(tuán)是不完全相同的，例如： 7.1 + 7.1 - 9.3 + 9.3 對(duì)映異構(gòu)體(I與II)(III與IV)，外消旋體和非對(duì)映異構(gòu)體(如與III或II與IV。 當(dāng)有n個(gè)不相同的手性C原子，有2n個(gè)旋光異構(gòu)體，2n-1對(duì)外消旋體， I II III IV23(2S,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2R,3R)二 、含兩個(gè)相同的手性碳原子 后面一對(duì)化合物是一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體，但前一對(duì)

11、化合物其實(shí)是一個(gè)化合物，分子中有一個(gè)對(duì)稱面，稱為內(nèi)消旋體。酒石酸只有三種異構(gòu)體，右旋體，左旋體和內(nèi)消旋體 (2R，3S)(2S，3R)(2R，3R)(2S，3S) I II III IV內(nèi)消旋體 對(duì)映異構(gòu)體例 2,4-二氯戊烷(判斷下列構(gòu)型的相互關(guān)系)Organic Chemistry Wenzhou University5.5 構(gòu)型的表示方法及其相互之間的轉(zhuǎn)化一、構(gòu)型的表示方法11. 鋸架式到Newman投影式轉(zhuǎn)化Newman投影式交叉式 重疊式2. 鋸架式到Fisher投影式的轉(zhuǎn)化12Fisher投影式Organic Chemistry Wenzhou University課堂練習(xí):把下列

12、鋸架式轉(zhuǎn)化成其Fisher投影式Organic Chemistry Xiamen University3. 楔型式到Fisher投影式的轉(zhuǎn)變Organic Chemistry Wenzhou University4. 鋸架式Fisher投影式紐曼爾投影式的轉(zhuǎn)化:Fisher投影式鋸架式紐曼爾投影式Organic Chemistry Wenzhou University舉例:完成下列轉(zhuǎn)化：Organic Chemistry Wenzhou University假麻黃堿的鋸架式結(jié)構(gòu)如圖：找出它的Fisher投影式T5.6 不含手性碳原子的化合物的旋光異構(gòu)現(xiàn)象一 手性碳原子只是使分子產(chǎn)生手性的因素之一。內(nèi)消旋酒石酸分子雖然含有手性碳原子，但整個(gè)分子不具有手性；另一方面，具有手性的分子，也不一定含有手性碳原子。如聯(lián)苯類化合物位阻作用，使得兩個(gè)苯環(huán)不能處在一個(gè)平面內(nèi)，整個(gè)分子沒(méi)有對(duì)稱因素而具有手性O(shè)rganic Chemistry Wenzhou University二 丙二烯的衍生物，當(dāng)C1和C3各連有不同基團(tuán)時(shí)，也有旋光異構(gòu)體Organic Chemistry Wenzhou University三：環(huán)狀化合物的立體結(jié)構(gòu)順-1，2-二氯代環(huán)戊烷 反-1，2-二氯代環(huán)戊烷對(duì)映體Organic Chemistry Wenzhou University5.7 旋光