重要内容对映异构.pptx
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1、1第四章第四章 对映异构对映异构n n 立体化学立体化学立体化学立体化学(StereochemistryStereochemistry)以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学以三维空间研究分子结构和性质的科学P73Noyori“我对有机合成化学发生兴趣我对有机合成化学发生兴趣源于分子的美妙结构,分子源于分子的美妙结构,分子立体结构之美,比之妙龄少立体结构之美,比之妙龄少女的亭亭玉立毫不逊色。于女的亭亭玉立毫不逊色。于是我暗下决心,要揭示出蕴是我暗下决心,要揭示出蕴藏在美丽背后的科学奥妙。藏在美丽背后的科学奥妙。”同分异构同分异构
2、构造异构构造异构碳链异构碳链异构官能团异构官能团异构官能团位置异构官能团位置异构互变异构互变异构立体异构立体异构顺反异构顺反异构 构象构象异构异构构型构型异构异构光学异构光学异构 或或旋光异构旋光异构 (对映异构)(对映异构)立体异构立体异构立体异构立体异构 由原子或基团由原子或基团由原子或基团由原子或基团空间排列或取向不同空间排列或取向不同空间排列或取向不同空间排列或取向不同所产生的异构现象。所产生的异构现象。所产生的异构现象。所产生的异构现象。3一、对映异构(旋光异构)现象的发现及意义一、对映异构(旋光异构)现象的发现及意义二、物质的旋光性和比旋光度二、物质的旋光性和比旋光度三、分子的手性
3、三、分子的手性(chirality)和对称性和对称性四、四、手性碳手性碳的构型表示式的构型表示式与标记与标记 五、含一个五、含一个C*的开链化合物的对映异构的开链化合物的对映异构六、含两个六、含两个C*的开链化合物的旋光异构的开链化合物的旋光异构七七.不含不含C*的化合物的光学异构体的化合物的光学异构体八、碳环化合物的旋光异构八、碳环化合物的旋光异构4 其表示方法有三种:其表示方法有三种:(1)球棍式)球棍式(2)立体透视式立体透视式(3)Fischer平面投影式平面投影式四、四、手性碳手性碳的构型表示式的构型表示式与标记与标记 (一)(一)(一)(一)手性碳手性碳手性碳手性碳的构型表示式的构
4、型表示式的构型表示式的构型表示式5(1 1)球棍式)球棍式CHOHCH2OHOH6(2 2 2 2)立体透视式)立体透视式)立体透视式)立体透视式其中:其中:c*及细实线表示在纸面上;及细实线表示在纸面上;虚线虚线表示在纸面表示在纸面后方后方;楔形楔形线表示在纸面线表示在纸面前方前方。粗实线表示在纸面前方,粗实线表示在纸面前方,虚线表示在纸面后方。虚线表示在纸面后方。*7(3 3)FischerFischer平面平面平面平面投影式投影式投影式投影式(重点重点重点重点)COOHCH3OHHCOOHCH3HHO*8 其其交叉点交叉点为为C*,四端连有四个不同的原子或基因。四端连有四个不同的原子或基
5、因。(主碳链为竖线,编号小的基团写主碳链为竖线,编号小的基团写 在上端。在上端。)规定:规定:横线横线连结的两原子(团)伸向纸面连结的两原子(团)伸向纸面前方前方,竖线竖线连结的两原子(团)伸向纸面连结的两原子(团)伸向纸面后方后方。不能不能离开纸平面离开纸平面翻转翻转180;也;也不能不能在纸平面上在纸平面上旋旋转转90或或270与原构型相比。与原构型相比。将投影式在纸平面上将投影式在纸平面上旋转旋转180,仍为原构型,仍为原构型。COOHCH3HOH横键向前,竖键向后!横键向前,竖键向后!9abcd任任两个两个基团基团的位置的位置互换互换奇数奇数次次互换互换偶数偶数次次得其对映体得其对映体
6、得到它本身得到它本身对于每对于每对于每对于每1 1个个个个C*C*来说来说来说来说据此可判断两构型的关系。据此可判断两构型的关系。Fischer Fischer 投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系投影式与分子构型的关系10HOHCH2OHCHOOHCHOCH2OHH例:判断下列两构型的关系例:判断下列两构型的关系 和和为同一构型为同一构型11abcd 选定某一平面,选定某一平面,其他两基团一前一后其他两基团一前一后三种三种表示式间表示式间的相互转化:的相互转化:(重点)(重点)(1 1)球棍式)球棍式 立体透视式立体透视式12adbc(2 2)立体透视式)立体透
7、视式 Fischer Fischer 平面投影式平面投影式13CH3CH3OHHHHC2H5CH3HOHCH3C2H5HHOC2H5CH3HOHCH3C2H5HOH*14HHHHClC2H5HC2H5CH3Cl*15HCH3CH3HClCl例例例例1 1:完成下列转化:完成下列转化:完成下列转化:完成下列转化转化成转化成Fischer式。式。*必须先将两个手性碳转成重叠式构象!必须先将两个手性碳转成重叠式构象!HCH3CH3HClClCH3CH3HHClClHCH3CH3HClCl*转成重叠式转成重叠式17 以以甘油醛甘油醛(HOCH2CHOHCHO)构型作)构型作为标准,以确定其他旋光化合物
8、的构型。为标准,以确定其他旋光化合物的构型。(二)(二)C*构型的标记法构型的标记法 D/L和和 R/S1D/L法构型标记法构型标记适用于糖、氨基酸适用于糖、氨基酸*18甘油醛存在一对对映体:甘油醛存在一对对映体:CHOHOHCH2OHCH2OHHOHCHO人为指定:人为指定:-OH在碳链在碳链右侧右侧的构型叫的构型叫D型型,-OH在碳链在碳链左侧的构型叫左侧的构型叫L型。型。D-(+)-甘油醛甘油醛 L-(-)-甘油醛甘油醛19手性化合物的构型的确定:手性化合物的构型的确定:在保持在保持C*构型不变的过程中,可由构型不变的过程中,可由D型甘型甘油醛油醛转化来的化合物的转化来的化合物的构型即为
9、构型即为D型型,可由可由L型型甘油醛甘油醛转化来的化合物的转化来的化合物的构型即为构型即为L型型。20例如:例如:注注 构型相同的化合物,其旋光方向不一定相同。构型相同的化合物,其旋光方向不一定相同。即:即:构型与旋光方向无必然联系。构型与旋光方向无必然联系。D-(+)-甘油醛甘油醛 D-(-)-甘油酸甘油酸 D-(+)-异丝氨酸异丝氨酸 OHOHCHOH HCHCH2 2OHOH HgO HgOOHOHH HCHCH2 2OHOHCOOH HNO2OHOHCH2NH2H HCOOHCOOH212 2R/SR/S构型标记法(构型标记法(构型标记法(构型标记法(广泛使用的方法广泛使用的方法广泛使
10、用的方法广泛使用的方法)次序规则:次序规则:P43 原子序数原子序数大的原子优先;对于同位素,大的原子优先;对于同位素,质量数大的优先;质量数大的优先;孤对电子最不优先孤对电子最不优先。IBrClSFONCDH:(符号(符号“”表示表示“优先于优先于”)22 原子团原子团中中第一第一个原子序数大的优先:个原子序数大的优先:-OH-NH2-CH3 如果基团如果基团第一个原子相同第一个原子相同,则比较与,则比较与 之相连的之相连的第二个第二个原子,以次类推,直原子,以次类推,直 到比较出何者优先。例:到比较出何者优先。例:-OCH3 -OH 23-C -CCllllllHHHH HHHH例例1 1
11、:-C(H、H、C)-C(H、H、H)-C(H、H、F)-C(C、C、C)例例2 2:-CH2F-C(CH3)324-C(CH3)3 -CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH3-CH2CH2CH3 -CH2CH3 -CH3-H 常见常见烷基烷基的的“优先次序优先次序”:思考:思考:-CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH325-CH=CH2 相当于相当于COOH 相当于相当于l-CClll(C)HHH(C)-C llOOH(O)不饱和基团,可把重键分成单键,每个键合不饱和基团,可把重键分成单键,每个键合 原子重复一次或多次。原子重复一次或多次。26 下列基团的优先次序为:下列基团的优先
12、次序为:-COOH-CHO-CH2OH-CCH -CH=CH2-CH3 27命名:命名:根据根据次序规则次序规则将将C*上连的原子或基团上连的原子或基团按按优优先性先性排列排列成序。假定是成序。假定是abcd,则,则d是最不优是最不优先的原子或基团。先的原子或基团。将最不优先的将最不优先的 d d置于置于远离远离观察者的位置,再观察者的位置,再从从a a开始沿开始沿a a b b c c的顺序画圈,的顺序画圈,若是若是顺时针顺时针方向,称方向,称 C C*构型为构型为 R R 型;型;若是若是逆时针逆时针方向,则方向,则 C C*构型为构型为 S S 型。型。2829(R)-2-(R)-2-羟
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