第三章 立體化學

3-1概述有機化學電子教案－第三章旋光異構：

3-2旋光性與分子結構的關系

3-3含手性碳的旋光異構體

3-4不含手性碳的旋光異構體

3-6

外消旋體的拆分

3-5旋光異構體的性質2/4/2023學習要求：1．

掌握立體異構、光學異構、對稱因素（主要指對稱面、對稱中心）、手性碳原子、手性分子、對映體、非對映體、外消旋體、內消旋體等基本概念。2．

掌握書寫費歇爾投影式的方法。3．

掌握構型的D、L和R、S標記法。4．

掌握判斷分子手性的方法。2/4/2023分子結構分子構造分子式相同，原子的成鍵順序不同。碳骨架異構互變異構官能團異構官能團位置異構分子構型對映異構非對映異構分子構造相同，原子或原子團在空間的排列不同。順反異構非對映異構分子構象分子構型相同，由于單鍵的自由旋轉，原子或原子團在空間的排列不同。構造異構體：官能團異構：官能團位置異構互變異構：順反異構：對映異構：D-(-)-乳酸mp:52.8°

L-(-)-乳酸mp:53°

構象異構：對位交叉鄰位交叉

旋光異構的定義旋光異構：分子式、構造式相同，互呈鏡像對應關系的立體異構現象稱為對映異構，由于它們的旋光性不同又稱為旋光異構。2/4/2023偏振光和旋光活性平面偏振光—在同一個平面上振動的光當平面偏振光通過某物質時，如果該物質能使通過它的平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉，則稱該物質具有旋光性或稱該物質為旋光性物質。

2/4/2023平面偏振光和物質的旋光性

右旋體：使偏振光向右旋轉的物質。用（＋）或d表示。左旋體：使偏振光向左旋轉的物質。用（－）或l表示。旋光度：旋光物質使偏振光振動平面旋轉的角度稱為旋光度。用α表示。用旋光儀測量。2/4/2023

旋光度和比旋光度比旋光度：規(guī)定1ml含1g旋光性物質的溶液，放在1dm長的盛液管中測得的旋光度。t-測量時的溫度D-鈉光的波長a-樣品的旋光度l-樣品管的長度c-樣品的濃度影響物質旋光度的因素：與盛液管的長度有關。旋光度的大小取決于溶液的濃度。例；肌肉乳酸2/4/2023

旋光性與分子結構的關系手性：實物和鏡像不重疊的特性稱為手性或手征性，是物質具有旋光性和產生對映異構體的必要條件。手性分子：具有手性的分子。2/4/2023（二）判斷化合物是否有手性的方法有機分子是否有手性，與分子的對稱性有關。1.對稱因素：對稱軸，對稱面、對稱中心。（1）對稱軸：

設想分子中有一條直線，當分子以該直線為軸旋轉360°/n（n為正整數），得到的分子與原分子相同，該直線即為這個分子的n重對稱軸Cn。（2）對稱面設想分子中有一平面，它可把分子分為互為鏡像的兩半，該面稱為對稱面（3）對稱中心設想分子中有一個點，從分子中任一個原子出發(fā)，向這個點作一直線，再從此點將直線延長出去，則在與該點前一段等距離處，可遇到一同樣的原子，該點稱為分子的對稱中心。2.手性因素分子的手性常與處于手性部分的一個或以上特定原子有關。使分子具有手性的幾何因素是手性中心和手性面。（1）手性中心（chiralcenter）：能引起分子具有手性的一個特定原子或分子骨架稱之。常見的手性中心有C*，P*，N*等。手性中心特點：手性中心原子各連有不同的原子或基團。（2）手性面（chiralplane）：分子的手性由于某些基團對分子中某一平面的不同分布而引起，此平面稱為手性面。(04,09,10)判斷分子是否手性的依據：※凡具有對稱面、對稱中心的分子，都是非手性分子。※有無對稱軸，對分子是否有手性無決定作用。一般：※當分子中只有一個C*，分子一定有手性?！敺肿又杏卸鄠€手性中心時，要借助對稱因素。無對稱面，又無對稱中心的分子，必是手性分子。分子的對稱性對稱面對稱中心2/4/2023含一個手性碳原子的化合物手性碳原子：在有機化合物中，手性分子大多含有一個與四個互不相同基團相連的C原子，這種C原子沒有任何對稱因素，所以通常叫不對稱碳原子或手性碳原子。用C※表示。含一個手性碳原子的分子一定是一個手性分子。2/4/2023外消旋體外消旋體—一對對映體的等量混合物。對映體—互為鏡像關系的旋光異構體2/4/2023Fischerprojection

(投影式)橫向基團位于平面的前方

豎向基團位于平面的后方Fischerprojection2/4/2023處理Fischer投影式的注意事項1.在平面上旋轉180°，構型不變。2/4/20232.在平面上旋轉90°或270°，得到對映體處理Fischer投影式的注意事項2/4/20233.離開平面翻轉180°，得到對映體。處理Fischer投影式的注意事項2/4/20234.取代基互換位置奇數次，得到對映體。處理Fischer投影式的注意事項2/4/20235.取代基互換位置偶數次，構型不變。處理Fischer投影式的注意事項2/4/2023構型的表示方法2/4/2023構型的表示方法2/4/2023構型的表示方法對于費歇爾投影式：1、當最小集團在豎線上時，其他三個基團按從大到小順時針排列的為R型，逆時針排列的為S型。2、當最小集團在橫線上時，其他三個基團按從大到小順時針排列的為S型，逆時針排列的為R型。2/4/2023構型的表示方法ClC2H5CH3H（S）－2－氯丁烷ClCH3HBr（S）－1－氯－1－溴丁烷2/4/2023構型的表示方法C2H5ClCH3HClH（2S,3R）－2,3－二氯戊烷COOHOHCOOHHHHO（2R,3R）－酒石酸2/4/2023含2個手性碳原子的化合物1.手性碳原子不同2.手性碳原子相同在旋光性化合物中，隨手性碳原子數目增多，其對映異構體數目也增多，當分子中有n個不相同手性C原子時，就可以有2n個對映異構體，它們可以組成2n-1個外消旋體，如果分子中含有相同的手性碳原子，其對映異構體的數目就要小于2n個。2/4/20231.手性碳原子不同2/4/20232.手性碳原子相同2/4/2023內消旋體雖含有手性碳原子，但分子中存在對稱面的旋光異構體。內消旋體的旋光度為零，不是手性分子。2/4/2023不含手性碳原子化合物的旋光異構2/4/2023不含手性碳原子化合物的旋光異構2/4/2023丙二烯型聯苯型3.10

外消旋體的拆分1.機械分離法2.接種結晶法3.化學拆分法4.微生物或酶作用下的拆分5.色譜分離法2/4/2023化學拆分法使用具有光學活性的試劑作為拆分劑酸性對映體用堿性拆分劑堿性對映體用酸性拆分劑非酸堿性對映體可先轉變?yōu)樗峄驂A再拆分2/4/2023酸性對映體的拆分2/4/2023非酸堿性對映體的拆分2/4/2023拆分劑的條件易與被拆分物反應，且所生成的產物易被分解形成的非對映立體異構體之間必須在溶解度上有較大差異光學純度高廉價易得，安全性高2/4/2023常用的拆分劑辛可寧堿，喹寧堿，金雞納堿，嗎啡堿，馬錢子堿，番木鱉堿(+)－樟腦磺酸，(+)－酒石酸(－)－蘋果酸2/4/2023課后習題5.4下列化合物中哪個有旋光異構體？如有手性碳，用星號標出。指出可能有的旋光異構體的數目。

2/4/2023課后習題

答案：2/4/2023課后習題5.5下列化合物中，哪個有旋光異構？標出手性碳，寫出可能有的旋光異構體的投影式，用R，S標記法命名，并注明內消旋體或外消旋體。a.2－溴代－1－丁醇b.α,β－二溴代丁二酸c.α,β－二溴代丁酸d.2－甲基－2－丁烯酸

答案：2/4/2023課后習題

2/4/2023課后習題5.6分子式是C5H10O2的酸，有旋光性，寫出它的一對對映體的投影式，并用R,S標記法命名。

答案：2/4/2023課后習題5.7分子式為C6H12的開鏈烴A，有旋光性。經催化氫化生成無旋光性的B，分子式為C6H14。寫出A，B的結構式。

答案：2/4/2023課后習題5.8（+）－麻黃堿的構型如下：它可以用下列哪個投影式表示？

答案：b

2/4/2023課后習題5.9出下列各對化合物間的相互關系（屬于哪種異構體，或是相同分子）。

2/4/2023課后習題

答案：