有機化學 第五章 旋光異構

有機化學第五章旋光異構第1頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月[目的要求]：

1.了解平面偏振光的產(chǎn)生及旋光儀的構造；２.掌握對映異構與分子結構的關系；３.掌握對映體、非對映體、外消旋體、手性、對稱因素等立體化學中的基本概念；４.掌握構型的表示及標定；５.了解環(huán)狀化合物及不含手性碳原子化合物的對映異構；６.了解外消旋體的柝分原理及方法。第2頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月異構現(xiàn)象構造異構立體異構碳骼異構官能團位置異構官能團異構構型異構構象異構順反異構對映異構雙鍵、環(huán)烷烴特點：不可逆（化學鍵—破裂）—單鍵自由旋轉引起特點：可逆第3頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月對映異構：兩種異構體是一對映的關系實物與鏡像之間的關系如：乳酸

mp=52℃物理性質相同，但：偏振光的作用不一樣肌肉乳酸（右旋）發(fā)酵乳酸（左旋）第4頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1物質旋光性5.1.1偏振光（偏光）光波——電磁波普通光偏振光起偏鏡檢偏鏡旋

α第5頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月能把偏光的平面發(fā)生偏轉的物質—叫旋光物質，使偏光右旋轉的叫右旋(+)；左旋轉的叫左旋(-)。α—叫旋光度，一個旋光物質在旋光儀里使偏光旋轉的角度。右旋（+）左旋（-）第6頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2物質的比旋光度——度量物質的旋光能力旋光度與濃度（分子數(shù)有關）—故用比旋光度來度量規(guī)定：旋光管長10cm=1分米；濃度1克/ml在一定的溫度波長下溶液

l——分米c——1克/ml純?nèi)芤海兾镔|）可用d（1克/cm3）[α]λt=——αc.l第7頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月純液[α]λt=——αd.l通常λ用鈉光D=5893?

t常為20℃表征一個旋光物質旋光能力和方向的特征常數(shù)如：肌肉乳酸[α]D20=+3.8[α]D20=+52.5（水）葡萄糖（右旋3.8度）（水液中右旋52.5度）第8頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2對映異構現(xiàn)象和分子結構之間的關系5.2.1對映異構現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)★偏光——19世紀初——比奧特發(fā)現(xiàn)——后發(fā)現(xiàn)——石英晶體有兩種不同的晶型，象人的左右手★巴斯特（巴黎化學家）——1848年——無旋光性的酒石酸分開后發(fā)生偏轉——即分子也有旋光性★偏光性是由分子的不對稱性引起的第9頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2手性和手性碳原子物體與其鏡像不能重疊的現(xiàn)象★手性分子必然存在一種實物與鏡像不能重疊的對映體★手性是對映異構存在的充要條件★手性碳——碳原子上連有四個不同基團——手性碳原子第10頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月有一個手碳的C就是一對對映異構體如：手碳—手性分子一對對映體手性碳原子—不是充要條件第11頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3含有一個手性碳原子的對映異構5.3.1對映體互為實物與鏡像關系的叫一對映異構體如：*2-甲基-1-丁醇(+)-2-甲基-1-丁醇(-)-2-甲基-1-丁醇第12頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月物理性質相同：

bp:128℃

d:0.8193

nD20:1.4102偏光不同：+57.56-57.56化學性質在手性條件或手性試劑性質下，表現(xiàn)不同化學性質在手性環(huán)境表現(xiàn)的性質不同，反之相同偏光為一種手性條件，生理作用也不同第13頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2外消旋體——右旋、左旋對映體的等量混合體叫外消旋體，與單個的性質不一樣。有些性質改變，有些性質不變。5.3.3旋光純度——單一的旋光物叫旋光純物質如：(+)–2-丁酸：[α]D20=+13.52(-)–2-丁酸：[α]D20=-13.52第14頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月如：測得（+）6.70o旋光純度=

樣品所測得比旋光度純對映體的比旋光度×100%=———×100%6.7613.52=50%50%純的對映體50%外消旋體純（+）-丁酸75%純（-）-丁酸25%第15頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4構型的表示方式費塞爾投影式——立體投影到平面上如：第16頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)定：1.上下在后，橫在前，交叉點在平面上。2.含碳基團在豎直上，編號小的在上。注意：★不能離開紙平面翻轉，在平面上不能轉90o，可轉180o（或轉180o的倍數(shù)）?！锘鶊F之間進行：奇數(shù)次互變，改變構型 ：偶數(shù)次互變，構型不變豎向后，橫向前，含碳基團上下邊；轉半圈，不能翻，奇數(shù)次互調構型變第17頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月傘架式：（飛鍥式）鏡像與構型無特定對映關系5.3.5對映體的命名R、S標記，——絕對構型

a>b>c>d定序規(guī)則：a→b→c順時針，R構型a→b→c逆時針，S構型第18頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月a→b→c順時針，R構型a→b→c逆時針，S構型第19頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月順時針，R構型R—乳酸對映體，S—乳酸123前后后S—型第20頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月最小在橫向(R)→S最小在豎向(R)→R小上下，順I(yè)向小左右，反I向S—型第21頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4含兩個手性碳化合物5.4.1含兩個不相同手性碳的化合物AB**A-B型(±)+A-A+A-A+B+B-B-B構型(±)構成外消旋體第22頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月兩對對映體：(I)(II)(±)(2R,3S)(2S,3R)(±)(III)(IV)(2S,3S)(2R,3R)★(I)→(IV)為非對映體，有不同的物理性質；化學性質相似而不相同。第23頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月構像式與構型式之間的關系：由(III)來看：-60o★同一構型有無數(shù)個構像，費歇式只是個全重疊的構像，不穩(wěn)定，為了方便起見的構像，并不真正表示分子的穩(wěn)定情況第24頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月反交叉★單鍵的旋轉并不改變分子的構型，要找出最穩(wěn)定的構像第25頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2

含兩個相同手性碳的化合物**（酒石酸）I(+)II(-)(2R,3R)(2S,3S)對映IIIIV(2R,3S)(2S,3R)內(nèi)消旋體，無旋光性

meso—表示A-A型，四種構型，三個異構，一個對映第26頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月★

meso與對映體在性質上是不同的，也是非對映關系。物理性質不相同，化學性質也不相同。表示方法：(2R,3R)-(+)-酒石酸(2S,3S)-(-)-酒石酸(2R,3S)-酒石酸第27頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月酒石酸的物理常數(shù)20oC水溶液異構體mp[α]D20Sg/100mlpK1pK2(+)酸170+121392.934.23(-)酸170-121392.934.23(±)酸206020.62.964/24meso14001253.11-4.80第28頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4手性與對稱因素的關系5.4.1對稱面

—存在一個平面，使分子分為兩半。一個是另一個的鏡像。這個平面是分子的對稱面—非手性分子。以σ表示對稱面對稱面本身的平面為對稱面對稱面第29頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2對稱中心·分子中有一種端點，通過它有一對稱中心。i—表示。有此中心也為非手性分子。·對稱中心酒石酸第30頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3n

階對稱軸360/2=180二階二階對稱軸分子中有一直線，分子以其轉2π/n或其倍數(shù)，所得型與原相同，為n階對稱軸。2π/62π/26階對稱軸1個6階對稱軸6個2階對稱軸第31頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月有對稱軸的分子，不一定為非手性分子。有無對稱軸不能作為判定分子有無手性的標準。如：既無對稱面，又無對稱中心的就是手性分子(±)(±)第32頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5環(huán)狀化合物的立體異構σcis—無手性σ無σ無翻轉后的構像與對映體相同，因此無手性第33頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月（±）σ無σ,i重疊對映關系對映總的結果無旋光性aeea第34頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月***把環(huán)作為一個平面來研究*—手性C原子σ（±）第35頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6不含手性碳原子的化合物的對映異構5.6.1丙二烯型sp2spsp2手性分子無σ,i1,3碳連有不同基團1,3-二苯基-1,3-二(α-萘基)丙二烯第36頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月手性軸螺環(huán)化合物手性軸螺-[3,3]-庚烷-2,6-二羧酸第37頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2連苯型兩個平面在一個平面上，很穩(wěn)定相鄰基團作用連有不同分子為——手性分子第38頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月如：鄰位至少有三個基團，才形成手性連有不同基團受阻異構體與構像異構無嚴格界限。溫度低易，溫度高難。第39頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.3手性面手性面相互位阻影響，有一角度，使得無σ，無

i，為手性。菲的衍生物5.6.3其它（柄型）環(huán)辛烯，8C>C=C產(chǎn)生旋光第40頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7反應過程中的立體化學前7節(jié)為靜態(tài)（今天講動態(tài)立體化學）反應過程中反應物及產(chǎn)物有立體異構現(xiàn)象時，反應過程中立體化學的性質對加成、取代、消除、重排中很重要**2-丁烯有Z,E兩種構型第41頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月什么樣的2-丁烯關系是什么得到什么樣的異構體原料（立體異構）產(chǎn)物（立體異構）反應中發(fā)生動態(tài)如：立體有擇得到一對對映體反式加成順-2-丁烯主要產(chǎn)物