有機(jī)化學(xué)立體化學(xué)ppt

1、第三章立體化學(xué)基礎(chǔ)，本章內(nèi)容，3.1物質(zhì)的旋光性和非旋光性3.2分子的手性和對(duì)稱性3.3是包含一個(gè)手性碳原子的化合物3.4是包含兩個(gè)手性碳原子的化合物3.5環(huán)化合物的立體異構(gòu)3.6是不包含手性碳原子的化合物的立體異構(gòu)，有機(jī)分子的立體結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)分子的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的影響稱為立體化學(xué)。，這種光稱為平面偏振(稱為偏振)。一般光妮可棱鏡平面偏振，光學(xué)和光學(xué)活性物質(zhì)(光學(xué)活性物質(zhì))，偏振通過介質(zhì)時(shí)，某些介質(zhì)對(duì)偏振沒有影響。也就是說，通過介質(zhì)的偏振光的振動(dòng)方向不變。有些介質(zhì)能旋轉(zhuǎn)偏振光的振動(dòng)方向，這種能旋轉(zhuǎn)偏振光振動(dòng)方向的性質(zhì)稱為旋光性，有旋光性的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì)或光學(xué)活性物質(zhì)。向各個(gè)方向

2、振動(dòng)的普通光波，光學(xué)活性物質(zhì)偏轉(zhuǎn)偏振光的平面，旋轉(zhuǎn)的角度，普通光只在稱為偏振的一個(gè)平面上振動(dòng)的光，右側(cè)物質(zhì)的左手物質(zhì)旋轉(zhuǎn)亮度。*可以使偏振光振動(dòng)方向向右的物質(zhì)向右。叫做右線物質(zhì)。用“D”或“”表示右側(cè)線物質(zhì)。*可以使偏振光振動(dòng)方向變?yōu)樽笫值奈镔|(zhì)，稱為左手物質(zhì)，用“L”或“-”表示左手物質(zhì)。*偏振振動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)角度(稱為旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度)用“”表示。3.1.2鄭智薰旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，光學(xué)材料的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度與測(cè)量時(shí)溫度、光源的波長、濃度、樣品管長度等因素有關(guān)。國際上，通常是20，波長為589 nm(鈉光譜的線)，偏光通過包含長度為1 DM、濃度為1.0 g/ml的溶液的樣品管時(shí)，測(cè)量的旋轉(zhuǎn)亮度以非旋轉(zhuǎn)亮度顯示為20D

3、。非轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)度與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系，非轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)度與溫度、光源、溶劑相關(guān)，方向指向，葡萄糖水溶液，3.2分子的手性和對(duì)稱性，3.2.1分子的手性，手性：實(shí)物與鏡子不一致手性概念首次引入化學(xué)領(lǐng)域是幾何概念1848年法國科學(xué)家巴斯德首次發(fā)現(xiàn)錫山分子有兩種不同的空間結(jié)構(gòu)。豐富多彩的自然界可以發(fā)現(xiàn)美麗的對(duì)稱體，但是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)自然界中通常沒有鏡像對(duì)稱，從亞原子水平到宏觀水平，宇宙在各個(gè)層面都是不對(duì)稱的。這種不對(duì)稱是如何產(chǎn)生的，一個(gè)水平的征用性如何導(dǎo)致另一個(gè)水平的征用性等很多問題還沒有解決。(阿爾伯特愛因斯坦，愛因斯坦)，水星宇宙，自然界的手成體和宇宙的不對(duì)稱可能會(huì)發(fā)現(xiàn)用于映射異構(gòu)物的物體，但現(xiàn)實(shí)世界通常表示

4、對(duì)這些孕育性之一的偏好，生命有機(jī)體更強(qiáng)烈地顯示出這種偏好。山中天科植物的絕大多數(shù)總是向右。蝸牛殼的右螺旋結(jié)構(gòu)、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、可愛蝸牛的紋身是右的，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)也是右的，部分宇宙星云也顯示了右螺旋結(jié)構(gòu)。不對(duì)稱宇宙星云，發(fā)現(xiàn)-蛋白質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)整個(gè)生物世界是手性世界。1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，Linus Pauling，rojalind Franklin，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Ryoji Noyori，K. Barry Sharpless，因定向不對(duì)稱減少和氧化而獲得2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)用徐璐實(shí)物和鏡子映射的兩個(gè)異種體稱為映射的異構(gòu)體(簡略質(zhì)體)。映射的體力使偏

5、振光轉(zhuǎn)動(dòng)，異構(gòu)體也稱為光學(xué)活性異構(gòu)體。每個(gè)對(duì)映體的分子也稱為光學(xué)活性分子。手性是物質(zhì)具有旋光性的充分必要條件?？梢灾丿B的分子稱為比拉爾分子，一些重要的概念是乳酸分子的中心碳原子連接了H，COOH，CH3，OH四個(gè)徐璐其他基團(tuán)，有四個(gè)徐璐其他基團(tuán)的碳原子稱為手性碳或不對(duì)稱碳原子，用C*表示。3.2.2對(duì)稱因子，分子的手性和分子的對(duì)稱相關(guān)，手性分子的判別，對(duì)稱因子，(1)對(duì)稱軸，(2)對(duì)稱面，(3)對(duì)稱中心，1。假設(shè)對(duì)稱面，例如，分子中有一個(gè)繪制任何直線的點(diǎn)。在這一點(diǎn)距離相等的吳宣儀兩端如果有相同的原子或基團(tuán)，這一點(diǎn)就稱為分子的對(duì)稱中心。(大衛(wèi)亞設(shè)，北境外分子)，2。包含對(duì)稱中心、對(duì)稱中心的分子與

6、鏡子完全一致，是比基尼分子。例如，通過分子畫直線，分子以它為軸，旋轉(zhuǎn)一定角度，然后得到與原始分子相同的圖像，這條線就是分子的對(duì)稱軸。當(dāng)分子沿軸旋轉(zhuǎn)360o/n時(shí)，結(jié)果結(jié)構(gòu)與原始分子一致。此軸是分子的N個(gè)對(duì)稱軸，用Cn表示。雙對(duì)稱軸C2四對(duì)稱軸C4，3。對(duì)稱軸、對(duì)稱因素和分子的手性，物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心就沒有手性。相反，物質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上沒有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心，不能與鏡子相匹配的分子具有手性。包含3.3手性碳原子的化合物，包含手性碳原子的分子必須有手性分子，一對(duì)對(duì)映體，每個(gè)對(duì)映體都有光學(xué)旋轉(zhuǎn)，一個(gè)分子向右，另一個(gè)分子向左。3.3.1對(duì)映體和外部消化體、對(duì)映體的性質(zhì)差異相同：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、

7、相對(duì)密度、折射率、在一般溶劑中的溶解度相同。在鄭智薰手性條件下，化學(xué)性質(zhì)相同。不同：對(duì)偏振的作用不同，對(duì)稱體與旋轉(zhuǎn)光度數(shù)值相同，但符號(hào)相反。外部消化體是由等量的對(duì)映體混合而形成的混合物，稱為外部消化體。外消化體沒有旋光性，其他物理性質(zhì)不同于簡單的旋光體。例如，乳酸消化體熔點(diǎn)18度，右側(cè)53度，3.3.2配置的表達(dá)，透視楔形形式的紐曼式，常用的配置表達(dá)方法是費(fèi)舍爾投影式，費(fèi)舍爾。水平線向前，垂直線向后。示例：2-丁烷醇的三種常見立體結(jié)構(gòu)表示、傘格式、Fischer投影、透視和主鏈沿垂直方向延伸。向后方延伸的不是立體結(jié)構(gòu)。Fischer投影應(yīng)注意以下事項(xiàng)：水平線朝前，垂直線朝后，(2)投影在紙上旋

8、轉(zhuǎn)90 o或270 o后成為相應(yīng)鏡像的投影。水平線向前，垂直線向后，(3)投影式的四個(gè)氣團(tuán)固定一個(gè)氣團(tuán)，其他三個(gè)氣團(tuán)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，配置保持不變。水平線向前，垂直線向后，(4)投影式中任意兩個(gè)氣團(tuán)對(duì)準(zhǔn)一次，然后成為該鏡體的投影式。水平線向前，垂直線向后，3.3.3配置的名稱，背景：1951年以后，光線衍射技術(shù)的發(fā)展，人們可以直接測(cè)量原子或組在鏡子結(jié)構(gòu)中的空間排列位置，所以被稱為絕對(duì)結(jié)構(gòu)。絕對(duì)形式的標(biāo)記是因果爾和凱恩確立的，其特征是與手性碳原子相連的基團(tuán)在空間的不同方向上排列。即，配置的顯示方式。1 .R/S符號(hào)，1 .D/L標(biāo)記法，甘油是構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化合物(相對(duì)構(gòu)成)，D-()-甘油-L-(-

9、)-甘油-甘油，羥基是右，羥基是左絕對(duì)形式的標(biāo)記法，因戈?duì)柡蛣P恩確立了，其特點(diǎn)是與手性碳原子相連的基團(tuán)在空間的不同方向排列即，配置的顯示方式。2 .R/S表示法，絕對(duì)配置的確定，ABCD，基團(tuán)的優(yōu)先級(jí)(Cohn-Ingold-Prelog順序規(guī)則)，(1)原子序數(shù)大的人優(yōu)先，同位素質(zhì)量大的人優(yōu)先：I br cl S-ch2ch 3-。分子的結(jié)構(gòu)與分子的旋光性沒有直接關(guān)系。2，3-丁二醇，注射液向同一方向移動(dòng)，徐璐鏡像，不能匹配。3.4是包含兩個(gè)手性碳原子的化合物，3.4.1是包含兩個(gè)徐璐其他手性碳原子的化合物，如果N個(gè)手性碳原子的化合物，則是2，3，4-三羥丁醛的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體，I和II，II

10、I，和互映異構(gòu)體(每個(gè)可以構(gòu)成兩個(gè)外質(zhì)體集)，I，分子中含有兩個(gè)手性碳，兩個(gè)手性碳至少含有一個(gè)相同的基團(tuán)時(shí)，也可以使用“積食”和“消息”來表示兩個(gè)未映射異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)。這個(gè)方法是以敵船黨和蘇瓦黨為基礎(chǔ)命名的。(D)-敵船黨籍式(D)-蘇瓦黨消息，在兩個(gè)手性碳中，將同一基團(tuán)寫在橫木上。同樣的氣團(tuán)在同一邊的話，就叫“積食”，兩面叫“公式”。3.4.2包含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物，包含兩個(gè)或更多手性碳原子的化合物，如果分子內(nèi)部有對(duì)稱面，手性碳原子的旋轉(zhuǎn)光作用在分子內(nèi)部徐璐抵消，整個(gè)分子不表示旋轉(zhuǎn)光，這稱為內(nèi)部旋轉(zhuǎn)體。(2r，3S)-命名“塔爾特內(nèi)索旋轉(zhuǎn)體美索變形器”時(shí)，如果在名稱前加“美索”，則表示

11、對(duì)稱中心，注釋山的四個(gè)立體異構(gòu)為Fischer投影式：(2R，3r)-()-)分子是非手性，無論以什么形式存在，都是非手性，其他化合物也是如此。，(2R，3R)- ()-酒石酸(2S，3S) (-)-酒石酸，以及所有手性分子，不對(duì)稱面和對(duì)稱中心，酒石酸的交叉穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)，環(huán)化合物環(huán)狀化合物判斷R/S組成時(shí)，環(huán)中兩條碳鏈的優(yōu)先級(jí)可以從手性碳開始依次比較。C-1的構(gòu)成是S，C-3的構(gòu)成S，1，2-二氯丙烷，以及一對(duì)對(duì)對(duì)映體。鄭智薰手性分子，內(nèi)部消旋米克。與或未映射的異構(gòu)體。順式結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱表面，分子沒有手性。反式結(jié)構(gòu)有C2對(duì)稱軸，但實(shí)物和鏡子不能匹配，是手性分子，有一對(duì)異構(gòu)體。3.6不含手性碳

12、原子的化合物的立體異構(gòu)體，分子中沒有手性碳，但事實(shí)上物體和鏡子不能匹配。這種化合物也有手性。3.6.1丙烷二烯化合物的異構(gòu)化現(xiàn)象，兩端的碳原子C1和C3各連接兩個(gè)不同的基團(tuán)，分子的實(shí)物和鏡子不能匹配，分子具有手性。如果丙烷兩端的任何碳連接著兩個(gè)相同的基團(tuán)，那么整個(gè)分子在手性，2-，甲基苯環(huán)的兩個(gè)相鄰部位連接著體積大的取代物，兩個(gè)苯環(huán)之間的單個(gè)鍵旋轉(zhuǎn)被阻止，不再是同一個(gè)平面。如果連接到每個(gè)苯環(huán)鄰位置的基團(tuán)不同，則整個(gè)分子具有手性。如果鄭智薰苯的某個(gè)苯環(huán)的相鄰部位連接了兩個(gè)相同的基團(tuán)，那么整個(gè)分子就沒有手性，分子內(nèi)有對(duì)稱面，3.7不對(duì)稱合成是在非手性條件下發(fā)生的反應(yīng)，在產(chǎn)物中產(chǎn)生手性碳，就能得到外

13、部消化體。為了得到每面鏡子上的立體，必須分割，3.1.化學(xué)分割法，應(yīng)用范圍廣。其原理是，將映射體轉(zhuǎn)換為非應(yīng)答體，然后用通常的方法，將外旋亞蒙山的分割天然(-)-麻黃堿苦扁桃酸，分割過程，2。生物分割法，微生物或它們生產(chǎn)的酶選擇性地從外消化體中分離1，3。誘導(dǎo)結(jié)晶法(結(jié)晶終止正法)，在外消化的過飽和溶液中添加一定量的旋光體的純真晶體作為晶種，根據(jù)晶種的誘導(dǎo)，優(yōu)先結(jié)晶。加入另一個(gè)外部消化體，形成過飽和溶液，析出其他異構(gòu)體。4。柱層析法，使用某種旋光性物質(zhì)作為吸附劑，這種吸附劑對(duì)左手體和右手體的吸附能力不同。有選擇地吸附某些旋光體，使其在柱上停留很長時(shí)間，其他旋光體先沖洗，然后另一個(gè)吸附的旋光體沖洗，以達(dá)到分離目的，稱為手性分離。3.7.2不對(duì)稱合成，在一種反