分子结构课件

分子结构课件第三章第三章 分子结构分子结构 分子结构课件3.1 立体化学与立体异构现象分子异构可以分为构造异构和立体异构，构造异构是指原子在空间的连接顺序不同而造成的同分异构现象，包括碳架异构，官能异构等。立体异构是指原子在空间的连接顺序相同，但是连接方式不同造成的同分异构现象，它可以分为构型异构和构象上的异构。其中构型上的异构又可以分为顺反异构和光学异构（又叫对映异构或者异构）分子结构课件3.2 手性与旋光性3.2.1 光学异构体的检测旋光仪是一种测量旋光性化合物旋光性能的仪器，它检测的物理量是旋光度，旋光度是旋光性物质使偏振光的偏振方向改变的角度，用表示。物质的旋光性能一般用比旋光来表示，两者关系如下：旋光度检测流程：由单色光源出发DTC x L分子结构课件 起偏器 旋光管 检偏镜 目镜3.2.2 手性与结构连有四个完全不相同的基团的碳原子的叫手性化合物，但是含不含手性碳不一定表征了手性是否存在。手性的产生与对称因素相关联分子结构课件1，CN轴：N=360度/旋转角 如果分子中有一条直线，以此直线为轴旋转360度/N（N=2，3，4）后，得到的图形与原分子完全重合，此直线就是该分子的N重对称轴。2，平面对称因素 如果某分子能被一平面分为互为实物和镜像两部分，该平面就是该分子的对称面。3，中心对称因素i 如果分子中有一个P点，任何一个原子或者基团向P点引连线并且延长，在等距离处都遇到相同的原子 或者基团，P点为该分子的对称中心。如：含一个碳的化合物来说分子结构课件aaaaCCaaaa:6个 4个C3轴 3个C2轴Caaab:3个 1个C3轴Caabb:2个 1个C2轴Cabcd:0个 0个Cn轴4，更叠旋转轴对称因素（Sn）如果一个分子能围绕一根轴旋转360/n（n=1，2，），用一个垂直于该轴的镜面将分子反射，得到的镜像若能与原来的分子完全重叠，则该轴称为该分子的n重更叠（旋转）分子结构课件 具有S4对称因素的分子 ClClClClrevolve90oClClClClS4ClClClCl分子结构课件 5，手性与结构的关系如果同时没有平面对称因素()和中心对称因素（i）的化合物，就是手性化合物。但是当分子不具有和i时，却具有S4轴时，分子仍是非手性的。3.3 手性化合物的命名方式3.3.1 R，S构型对一个化合物，如图：Ccdab分子结构课件设d为最不优集团，将d置于竖直向里的位置如果abc（按集团的优势与不优势）则化合物是R型的（a,b,c,从最优到最不优是时针旋转的）如果acb，则化合物是S型的（a,c,b,从最优到最不优是逆时针旋转 CcdabR typedabc分子结构课件3.3.2 Fisher投影式 Fischer投影式（简称Fischer式）是在纸平面上表示碳原子四面体结构的一种方法。具体规定是，将碳链竖直，编号小的碳原子朝上，C放在纸平面上，与C所连的竖直方向上的两个基团指向纸平面下方，水平方向上的两个基团指向纸平面的上方，然后向纸平面投影，得到“+”的图形，其交点表示C，横线和竖线表示四价键，写出相应的四个基团，即得Fischer式。如图：CcdabS typedacb分子结构课件在Fisher投影式中，任意两个集团互换，构型改变，任意三个集团轮换，构型不变。如果最不优集团在竖直键上，则其表观的R，S型结构就是其真实结构，如果最不优集团在横键上，则其表观结构为其 对映异构体。例，给下列化合物命名aCcbdabcd分子结构课件3号和5号的碳都是S型的，所以2号和6号碳都是相同的，所以1号碳不是手性碳。1234563.3.3 D，L命名以乳糖为例，将手性碳放在中心，将氧化数最高的C放在最上面，如果OH在右边，为D型，如果-OH在左边，为L 型。如图：D型乳糖 HCOOHOHCH3分子结构课件其他化合物，把编号最大的手性碳与乳糖作类比，如果较优势集团在右边，则是D型；如果较优势集团在左边，则是L型。3.4.常见手性化合物类型3.4.1 含一个手性碳C*有一对对映异构体，即CR和CS3.4.2 含两个手性碳 有两对对映异构体，4个对映异构体，如果这2个手性碳所连的集团都相同，而且一个是R型，一个是S型 即CRACSA 如图：acbbac该化合物有对称面，是非手性的，没有对映异构。分子结构课件3.4.3 含n个不同C*，有2n个对映异构体，2n-1对对映异构体。3.4.4 假手性碳和假手性化合物有一个碳虽然连了四个不相同的集团，但是其中2个碳分别是互为对映异构的CR和CS，因而这个分子仍然是非手性分子，存在对称面，这个碳称为假手性碳（如下图的2号C原子）1号碳是S型的，3号碳是R型的。所以2号碳是假手性的。HCH3ClCH2CH3H3CClHCH3分子结构课件3.4.5 手性轴和手性平面有的分子没有手性碳，但是有手性轴和手性平面，因而也是手性分子，如图：如果a不等于b，则该分子具有手性轴，该分子是手性分子。CCCHHHHsp2spsp2 中间那个4元环立于平面之上，如果四元环上无a基，则平面是该分子的对称面，分子无手性。如果4元环上有a基，则该分子无对称面。分子结构课件3.5 构象与手性 1，含手性构象的分子未必是手性的 2，在非手性环境中，一对对映异构体的能量是相同的。3，手性分子不存在非手性构象 4，如果一个分子出现了非手性构象，则该分子是非手性分子5，一般可以从分子对称性最好的构象推测判断分子是否具有手性，如果对称性最好的构象都是手性构象，则一般来说，分子是手性分子。环状：平面 链状：全交叉或全重叠分子结构课件注：手性只考虑原子的对称关系，如果分子是手性的，则存在对映异构，如果分子是非手性的，则没有对映异构（如CRACSA是内消旋化合物），但是可能有非对映异构体（如CRACSA和CRACRA之间）