有机化学第六章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章第六章 对对 映映 异异 构构 第1页 同分异构同分异构现象在有机化学中极为普遍。现象在有机化学中极为普遍。对映异构对映异构是是同分异构中同分异构中立体异构立体异构一个类型。一个类型。第2页第3页第4页第5页第6页第一节第一节 物质旋光性物质旋光性 一、平面偏振光和物质旋光性一、平面偏振光和物质旋光性1平面偏振光平面偏振光光波是一个电磁波，它振动方向与前进方向垂直。第7页 在光前进方向上放一个（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴相互平行平面上振动光线透过棱晶，而在其它平面上振动光线则被挡住。这种只在一个平面上振动光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。第8页2物质物质旋光性旋光性 能使平面偏振光振动平面旋转物质称为物质旋光性，含有旋光性物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。能使偏振光振动平面向右旋转物质称右旋体，能使偏振光振动平面向左旋转物质称左旋体，使偏振光振动平面旋转角度称为旋光度，用表示。第9页二、旋光仪与比旋光度二、旋光仪与比旋光度1.旋光仪 测定化合物旋光度是用旋光仪，旋光仪主要部分是有两个尼可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组织装而成。若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质时会使偏光向左或右旋转一定角度，如要使旋转一定角度后偏光能透过检偏镜光栅，则必须将检偏镜旋转一定角度，目镜处视野才明亮，测其旋转角度即为该物质旋光度。以下列图所表示：第10页2.比旋光度比旋光度 旋光性物质旋光度大小决定于该物质分子结构，并与测定时溶液浓度、盛液长度、测定温度、所用光源波长等原因相关。为了比较各种不一样旋光性物质旋光度大小，普通用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到旋光度关系以下。第11页二、旋光仪和比旋光度二、旋光仪和比旋光度 P117 P117旋光度：旋光度：使偏振光振动平面偏转角度（用使偏振光振动平面偏转角度（用表示）。表示）。物质旋光能力用旋光仪来观察和比较物质旋光能力用旋光仪来观察和比较。旋旋光光仪仪结结构构P117：单单色色光光源源（钠钠光光灯灯）、起起偏镜偏镜、盛液管盛液管、检偏镜检偏镜、刻度盘刻度盘、目镜目镜。右右旋旋体体：能能使使偏偏振振光光振振动动面面向向右右偏偏转转旋旋光光性性物质，用物质，用“+”或或“d”表示。表示。左旋体左旋体：能使偏振光振动面向左偏转旋光性：能使偏振光振动面向左偏转旋光性物质用物质用“-”或或“l”表示。表示。比如比如：右旋乳酸右旋乳酸 表示为（表示为（+）-乳酸乳酸 或或d-乳酸乳酸第12页 当物质溶液浓度为1g/ml，盛液管长度为1分米时，所测物质旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式中C换成液体密度d即可。最惯用光源是钠光（D），=589.3nm,所测得旋光度记为D 所用溶剂不一样也会影响物质旋光度。所以在不用水为溶剂时，需注明溶剂名称，比如，右旋酒石酸在5%乙醇中其比旋光度为：=+3.79(乙醇，5%)。第13页第二节第二节 对映异构现象与分子结构关系对映异构现象与分子结构关系 一、对映异构现象发觉一、对映异构现象发觉二、手性和对称原因二、手性和对称原因1 手性（以乳酸CH3C*HOHCOOH为例来讨论）乳酸有两种不一样构型（空间排列）第14页 特征：特征：（1）、不能完全重合，（2）、呈物体与镜象关系（左右手关系）。物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重合特征，称为分子手性。含有手性（不能与本身镜象重合）分子叫做手性分子。连有四个各不相同基团碳原子称为手性碳原子（或手性中心）用C*表示。凡是含有一个手性碳原子有机化合物分子都含有手性，是手性分子。第15页3.分子对称原因分子对称原因 物质分子能否与其镜象完全重合（是否有手性），可从分子中有没有对称原因来判断，最常见分子对称原因有对称面和对称中心。（1）对称面）对称面 假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象两半，该平面就是分子对称面，比如：含有对称面分子无手性。第16页（2）对称中心）对称中心 若分子中有一点P，经过P点画任何直线，假如在离P等距离直线两端有相同原子或基团，则点P称为分子对称中心。比如：有对称中心分子没有手性。物质分子在结构上含有对称面或对称中心，就无手性，因而没有旋光性。物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心，就具有手性，因而有旋光性。第17页第三节第三节 含一个手性碳原子化合物对映异构含一个手性碳原子化合物对映异构 一、对映体、对映体1对映体对映体互为实物与镜象关系立体异构体。互为实物与镜象关系立体异构体。含有一个手性碳原子化合物一定是手性分子，含有两种不一样构型，是互为实物与镜象关系立体异构体，称为对映异构体（简称为对映体）。对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋，一个是右旋。所以对映异构体又称为旋光异构体。2对映体之间异同点对映体之间异同点（1）物理性质和化学性质普通都相同，比旋光度数值相等，仅旋光方向相反。（2）在手性环境条件下，对映体会表现出一些不一样性质，如反应速度有差异，生理作用不一样等。第18页二、外消旋体二、外消旋体 等量左旋体和右旋体混合物称为外消旋体，普通用（）来表示。外消旋体与对映体比较（以乳酸为例）：旋光性旋光性 物理性质物理性质 化学性质化学性质 生理作用生理作用 外消旋体外消旋体外消旋体外消旋体 不旋光不旋光不旋光不旋光 mp 18 mp 18 基本相同基本相同基本相同基本相同 各自发挥其左右各自发挥其左右各自发挥其左右各自发挥其左右 对映体对映体对映体对映体 旋光旋光旋光旋光 mp 53 mp 53 基本相同基本相同基本相同基本相同 旋体生理功效旋体生理功效旋体生理功效旋体生理功效第19页三、对映体构型表示方法三、对映体构型表示方法1.构型表示方法构型表示方法 对映体构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔（EFischer）投影式表示，(1)立体结构式立体结构式第20页（2）Fischer投影式 为了便于书写和进行比较，对映体构型惯用费歇尔投影式表示：第21页 投影标准：投影标准：1 横、竖两条直线交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。2 横线表示与C*相连两个键指向纸平面前面，竖线表示指向纸平面后面。3 将含有碳原子基团写在竖线上，编号最小碳原子写在竖线上端。使用费歇尔投影式应注意问题问题：a 基团位置关系是“横前竖后”b 不能离开纸平面翻转180；也不能在纸平面上旋转90或270与原构型相比。C 将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型。第22页 2.判断不一样投影式是否同一构型方法：判断不一样投影式是否同一构型方法：（1）将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型。（2）任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另三个基团位置，不会改变原构型。第23页（3）对调任意两个基团位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型对映体。比如：第24页第四节第四节 含两个手性碳原子化合物对映异构含两个手性碳原子化合物对映异构 一、含两个不一样手性碳原子化合物一、含两个不一样手性碳原子化合物这类化合物中两个手性碳原子所连四个基团不完全相同。比如：第25页我们以氯代苹果酸氯代苹果酸为例来讨论1.对映异构体数目对映异构体数目含n个不一样手性碳原子化合物，对映体数目有2 n个，外消旋体数目2 n-1个。第26页2.非对映体非对映体 不呈实物与镜象关系立体异构体叫做非对映体。分子中有两个以上手性中心时，就有非对映异构现象。非对映异构体特征特征：1 物理性质不一样（熔点、沸点、溶解度等）。2 比旋光度不一样。3 旋光方向可能相同也可能不一样。4 化学性质相同，但反应速度有差异。第27页二、含两个相同手性碳原子化合物二、含两个相同手性碳原子化合物酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子中含有两个相同手性碳原子。同上讨论，酒石酸也能够写出四种对映异构体第28页 （3）、（4）为同一物质，因将（3）在纸平面旋转180即为（4）。所以，含两个相同手性碳原子化合物只有三个立体异构体，少于2 n个，外消旋体数目也少于2 n-1个。内消旋体与外消旋体异同异同 相同点相同点：都不旋光 不一样点不一样点：内消旋体是一个纯物质，外消旋体是两个对映体等量混合物，可拆分开来。酒石酸三种异构体和外消旋体物理常数。从内消旋酒石酸能够看出，含2个手性碳原子化合物，分子不一定是手性。故不能说含手性碳原子分子一定有手性。第29页第五节第五节 构型标识构型标识R、S命名规则命名规则 1970年国际上依据IUPAC提议，构型命名采取R、S法，这种命名法依据化合物实际构型或投影式就可命名。R、S命名规则：命名规则：按次序规则将手性碳原子上四个基团排序。把排序最小基团放在离观察者眼睛最远位置，观察其余三个基团由大中小次序，若是顺时针方向，则其构型为R（R是拉丁文Rectus字头，是右意思），若是反时针方向，则构型为S（Sinister,左意思）。第30页实例：实例：第31页快速判断快速判断Fischer投影式构型方法投影式构型方法：1当最小基团位于横线时，若其余三个基团由大中小为顺时针方向，则此投影式构型为S，反之为R。2当最小基团位于竖线时，若其余三个基团由大中小为顺时针方向，则此投影式构型为R，反之为S。含两个以上C*化合物构型或投影式，也用一样方法对每一个C*进行R、S标识，然后注明各标识是哪一个手性碳原子。第32页比如：比如：第33页第七节第七节 不含手性碳原子化合物对映异构不含手性碳原子化合物对映异构 一、丙二烯型化合物一、丙二烯型化合物 假如丙二烯两端碳原子上各连两个不一样基团时，因为所连四个基团两两各在相互垂直平面上，分子就没有对称面和对称中心，因而有手性。第34页如2，3-戊二烯就已分离出对映异构体。二、单键旋转受妨碍联苯型化合物二、单键旋转受妨碍联苯型化合物 三、含有其它手性中心化合物三、含有其它手性中心化合物第35页第九节第九节 亲电加成反应立体化学亲电加成反应立体化学 烯烃亲电加成反应历程可经过加成反应立体化学试验事实来证实，我们以2-丁烯与溴加成为例进行讨论。试验试验：第36页 2-丁烯与溴加成立体化学事实说明，加溴第一步不是形成碳正离子。第37页 若是形成碳正离子话，因碳正离子为平面构型，溴负离子可从平面两面进攻碳正离子，其产物就不可能完全是外消旋体，也可能得到内消旋体，这与试验事实不符。第38页用生成溴鎓离子中间体历程可很好解释上述立体化学事实。第39页 形成环状结构中间体（溴鎓离子），即妨碍围绕碳碳单键旋转，同时也限制Br 只能从三元环反面进攻，又因Br 进攻两个碳原子机会均等，所以得到是外消旋体。第40页反-2-丁烯与溴加成同上讨论，产物为内消旋体。上述顺-2-丁烯与溴加成主要得到外消旋体产物反应是有立体选择性反应。凡是一个反应能产生几个非对映异构体可能而主要只产生一个时称为有立体选择性反应。第41页第42页