chapt5旋光异构课件

chapt5旋光异构PPT课件第五章第五章 旋旋 光光 异异 构构本章要点：1.掌握旋光异构、内消旋体、外消旋体等概念2.熟练掌握费歇尔投影式3.熟练掌握D、L及R、S构型命名法chapt5旋光异构PPT课件同分异构同分异构构型构型构造异构构造异构构象构象立体异构立体异构碳架异构碳架异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构互变异构互变异构顺反异构顺反异构旋光异构旋光异构chapt5旋光异构PPT课件一、物质的旋光性一、物质的旋光性第一节第一节 旋光性与比旋光度旋光性与比旋光度光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。(一一)平面偏振光平面偏振光AABBCD光源（1）光的前进方向与振动方向DC（2）普通光的振动平面图 6-1 光的传播光束前进方向chapt5旋光异构PPT课件 在光前进的方向上放一个（Nicol）棱镜或人造偏振片，只允许与棱镜晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱镜，而在其它平面上振动的光线则被挡住。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。AABCDBDCAA普通光平面偏振光晶轴Nicol棱晶chapt5旋光异构PPT课件 能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。AABCDBDCAAAABCDBDCAA乙醇不旋光物质乳酸旋光性物质(二二)旋光活性物质旋光活性物质chapt5旋光异构PPT课件旋光仪主要部分是有两个尼可尔棱镜（起偏棱镜和检偏棱镜），一个盛液管和一个刻度盘组装而成。ABCDAABDA乳酸旋光性物质目镜（亮）起偏镜检偏镜盛液管旋光仪chapt5旋光异构PPT课件（一）旋光度（二）比旋光度二、比旋光度二、比旋光度 能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体（+），能使偏振光振动平面向左旋转的物质称左旋体（），使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，用表示。t=L x C比选光度 波长（钠光D)盛液长度（分米dm）溶液的浓度（g/ml）测定温度旋光度（旋光仪上的读数）chapt5旋光异构PPT课件第二节第二节 旋光性和分子结构的关系旋光性和分子结构的关系一、手性和手性分子一、手性和手性分子 特征：特征：（1）、不能完全重叠，（2）、呈物体与镜象关系（左右手关系）。chapt5旋光异构PPT课件 物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分子的手性。具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做手性分子。连有四个各不相同基团的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的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。Cadcba b c dC*chapt5旋光异构PPT课件CHH3COHCOOH乳酸HCOOHOHCH3COOHHHOCH3乳酸的两种构型chapt5旋光异构PPT课件无对称因素无对称面无对称中心旋光性旋光性 手征性分子（不对称分子）手征性分子（不对称分子）二、分子对称因素二、分子对称因素物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无对称因素来判断，最常见的分子对称因素有对称面和对称中心。chapt5旋光异构PPT课件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的两半，该平面就是分子的对称面ClCHCClHCHHClClchapt5旋光异构PPT课件2.对称中心对称中心HHOOCCH2HCOOHHHH2C对称中心CH3CH3H COOHCOOHHHHCOOHCOOHBrBrHHHHPCH3CH3BrBrHHHHHHHHPchapt5旋光异构PPT课件 手性分子手性分子：当一个分子不存在对称因素时，该分子的实物和镜象不能重合。简称不对称分子。不对称分子。物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有旋光性。物质分子在结构上既无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性。chapt5旋光异构PPT课件chapt5旋光异构PPT课件三、含一个不对称碳原子的旋光异构体三、含一个不对称碳原子的旋光异构体1.旋光异构体和外消旋体和外消旋体对映体：互为实物与镜象关系的立体异构体。对映体：互为实物与镜象关系的立体异构体。对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的。所以旋光异构体又称为对映异构体。这样的异构体叫光学对映体。光学对映体。旋光异构体之间的异同点之间的异同点（1）物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反。（2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等。chapt5旋光异构PPT课件 等量的光学对映体混合时，左旋体所具有的旋光度，恰好被其右旋体抵销，因此失去了旋光性。这种特殊的混合物，称为外消旋体外消旋体。（）表示外消旋体。外消旋体外消旋体 外消旋体与对映体的比较（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 不旋光 mp 18 基本相同 各自发挥其 左右旋体对映体对映体 旋光 mp 53 基本相同 的生理功能 chapt5旋光异构PPT课件（1）立体结构式）立体结构式2.旋光异构体构型的表示方法旋光异构体构型的表示方法COOHHOHCH3CCOOHCH3HOHCCOOHCH3OHH乳酸优点：形象生动，一目了然缺点：书写不方便楔形式透视式chapt5旋光异构PPT课件（2）.费歇尔费歇尔(Fisher)投影式投影式投影原则是投影原则是：把与手性碳原子结合的左右横向的两个键伸向手性碳原子的前面，即伸向观察者；把上下 竖立的两个键伸向手性碳原子的后面。常称为“横前竖后横前竖后”，即横键朝前，竖键朝后的意思。标准写法标准写法是把碳链写在上下竖立的位置，并把氧化态较高的基团放在碳链的上端，把其它的原子或基团放在左右横向位置。chapt5旋光异构PPT课件COHHCOOHCH3COHHCOOHCH3HHOCH3COOHCHHOCOOHCH3HOHCH3COOHchapt5旋光异构PPT课件费歇尔投影式写法注意点：费歇尔投影式写法注意点：1.投影式不能离开纸面旋转。2.投影式在纸面旋转180及其整数倍，构型保持不变。HOHCOOHCH3HHOCOOHCH3在纸平面180HCH3OHC2H5HOHCH3HOHCHH3COHHC2H5C2H5C2H5=3.固定一个基团，其他三个基团依次旋转，构型不变。chapt5旋光异构PPT课件HOCHOCH2OHHHOHCH2OHCHOHOCHOCH2OHHHCHOCH2OHOHOH与H对调一次CHO与 对调一次OH与H对调一次同一构型对映体CH2OH4.对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的对映体。chapt5旋光异构PPT课件CH3HOHCOOHHOHCOOHH3C顺时针旋转逆时针旋转9090。5.投影式旋转90及其奇数倍，构型变成它的对映体。要求：要求：1.给出费歇尔投影式能想象出立体结构。2.立体结构能用费歇尔投影式表示。chapt5旋光异构PPT课件3.旋光异构体构型标记旋光异构体构型标记,构型构型(相对构型相对构型)表示法表示法 CCHOHCH2OHOHD-(+)-甘油醛CCHOHOCH2OHHL-(-)-甘油醛chapt5旋光异构PPT课件CCHOHCH2OHOHD-(+)-甘油醛OCCOOHHCH2OHOHD-(-)-甘油酸CCOOHHCH3OHHD-(-)-乳酸构型不一定是右旋，也不一定是左旋。构型与旋光方向之间没有简单的联系。chapt5旋光异构PPT课件,构型标记法构型标记法绝对构型绝对构型这种方法根据化合物的实际模型或投影式就能判定构型。命名原则：命名原则：它先按顺序规则将与手性碳原子所连的 四个原子或基团确定一个从大到小的优先次序（如），然后让次序最小的原子或基团（）远离观察者（向最小基团方向观察）若的排列次序是顺时针排列就称为（顺时针排列就称为（Rectus,右的意思）型型，相反反时针排列的就称为反时针排列的就称为（Sinister,左的意思）型。型。chapt5旋光异构PPT课件COHHCOOHCH3R-乳酸R-乳酸COOHHCH3OHC*COOHCH3OHH观察方向观察方向 透视式chapt5旋光异构PPT课件COOHHOCH3HC*HOOCH3CHHO观察方向观察方向S-乳酸CCHOHCH2OHOHCCHOHOCH2OHHR-甘油醛S-甘油醛chapt5旋光异构PPT课件HCH3ClC2H5HCl（2S，3R）2，3二氯戊烷 R/S 与与 D/L比较比较D/L表示法与/表示法没有对应关系 均表示构型,R/S绝对构型，D/L相对构型含有多个不对称碳原子时，D/L以最后一个不对称碳原子的构型来定，R/S每一个都需标明。chapt5旋光异构PPT课件四、四、含有两个不对称碳原子的旋光异构体含有两个不对称碳原子的旋光异构体1.含两个不相同的不对称碳原子含两个不相同的不对称碳原子HOCH2C*H-C*HCHOOHOH233C*HOCH2-CHCHO-H-OHOH2C*CHO-CHCH2OH-H-OHOHchapt5旋光异构PPT课件HCHOOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHOCHOHCH2OHHOHHCHOOHCH2OHHOH(2R,3R)-(-)-赤藓糖D-(-)-赤藓糖(2S,3S)-(+)-赤藓糖L-(+)-赤藓糖III(2S,3R)-(-)-苏阿糖D-(-)-苏阿糖(2R,3s)-(+)-苏阿糖L-(+)-苏阿糖chapt5旋光异构PPT课件和；和 是对映体和 或；和或 是非对映体非对映体：不仅旋光性不同，其它物理性质不同，化学性质也不完全相同。差向异构体：差向异构体：若含有n个不相同的不对称碳原子,则有2n个旋光异构体aRbRad赤型bRaRad苏型chapt5旋光异构PPT课件2.含两个相同的不对称碳原子含两个相同的不对称碳原子HOOC-CH-CH-COOHOH OH酒石酸HCOOHOHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHOCOOHHCOOHHOHHCOOHOHCOOHHOH(2R,3S)(2S,3R)(2S,3S)(2R,3R)和是相同化合物和是对映体chapt5旋光异构PPT课件内消旋体与外消旋体的异同异同 相同点相同点：都不旋光 不同点不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两个对映体的等量混合物，可拆分开来。含手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的。故不能说含手性碳原子的分子一定有手性。内消旋体内消旋体：含有不对称碳原子的非手性分子，用i或meso表示。酒石酸熔点/aD25溶解度密度pKa1,pKa2右旋体170+121391.7602.93，4.23左旋体170121391.7602.93，4.23内消旋体140不旋光 1251.6663.11，4.80外消旋体206不旋光 20.61.6802.96，4.24chapt5旋光异构PPT课件CCClHHHOCH3CH3CH3HBrHBrCH3CH2HCH3ClCH3HBr3-氯-2-丁醇2，3-二溴戊烷2-氯-3-溴丁烷基团次序基团次序基团次序C2C3*323322C2C3*C2C3*OH CHCH3 CH3 HClCl CHCH3 CH3 HOHBr CHCH2CH3 CH3 HBrBr CHCH3 CH3 HBrCl CHCH3 CH3 HBrBr CHCH3 CH3 HCl(2S,3R)(2S,3S)(2R,3R)chapt5旋光异构PPT课件五、含有不对称碳原子的环状化合物五、含有不对称碳原子的环状化合物 HHbbaH*HHaHbb*chapt5旋光异构PPT课件HHbHaH*HHaHbH*HHaHHb*HHHbaH*chapt5旋光异构PPT课件HHHaaH*HHaHHa*HHaHaHHCOOHHCOOHCOOHHCOOHHHCOOHCOOHH反式：一对对映体顺式：内消旋体chapt5旋光异构PPT课件六、不含不对称碳原子化合物的旋光异构六、不含不对称碳原子化合物的旋光异构有少数旋光物质的结构中并不含不对称碳原子，但整个分子是手性分子，也具有旋光性。1.取代的丙二烯型化合物取代的丙二烯型化合物 CCCabdcCCCbadeCCCdaebchapt5旋光异构PPT课件2.取代的联苯型化合物取代的联苯型化合物 HOOCO2NNO2COOHCOOHNO2O2NHOOCchapt5旋光异构PPT课件第四节第四节 烯烃亲电加成反应的立体化学烯烃亲电加成反应的立体化学 烯烃亲电加成反应的历程可通过加成反应的立体化学实验事实来证明，我们以2-丁烯与溴的加成为例进行讨论。CCHHCH3CH3CCHCH3HCH3Br2HCH3BrCH3BrHBrCH3HCH3HBrBr2HCH3BrCH3HBr内消旋体外消旋体chapt5旋光异构PPT课件 2-丁烯与溴的加成的立体化学事实说明，加溴的第一步不是形成碳正离子。CCCH3Br BrCHHCH3HCBrCH3HCH3chapt5旋光异构PPT课件 若是形成碳正离子的话，因碳正离子为平面构型，溴负离子可从平面的两面进攻碳正离子，其产物就不可能完全是外消旋体，也可能得到内消旋体，这与实验事实不符。BrCH3CHCH3Br-HababBrBrCH3HCH3BrHHCH3CH3HBr内消旋体外消旋体chapt5旋光异构PPT课件用生成溴鎓离子中间体历程可很好的解释上述立体化学事实。CH3CHCCH3HBr BrCH3CHCCH3HBrBrchapt5旋光异构PPT课件 形成的环状结构中间体（溴鎓离子），即阻碍环绕碳碳单键的旋转，同时也限制Br 只能从三元环的反面进攻，又因Br 进攻两个碳原子的机会均等，因此得到的是外消旋体。CH3CHCHBrBr(1)(2)(1)(2)BrCH3HHHHBrBrBrCH3CH3CH3BrCH3HCH3HBrHCH3BrCH3BrH外消旋体CH3chapt5旋光异构PPT课件反-2-丁烯与溴加成同上讨论，产物为内消旋体。CCHBrBr(1)(2)(1)(2)BrCH3HHHHBrBrBrCH3CH3HCH3BrCH3HBrCCHCH3CH3HBr2CH3CH3CH3H内消旋体 上述顺-2-丁烯与溴加成主要得到外消旋体产物的反应是有立体选择性的反应。凡是一个反应能产生几种非对映异构体的可能而主要只产生一种时称为有立体选择性的反应。chapt5旋光异构PPT课件练习CH3HNHCH3C6H5HHO（+）麻黄碱的构型如下,它可以用下列哪个投影式表示？C6H5HOHCH3HNHCH3CH3HNHCH3C6H5HOHC6H5HOHHCH3NHCH3C6H5HOHHH3CNHCH3a.b.c.d.chapt5旋光异构PPT课件指出下列各对化合物间的相互关系（属于哪种异构体，或是相同分子）a.b.c.d.COOHCH3CHCH2CH3HCH3CCOOHCH2CH3COOHHCH3C2H5COOHH3CC2H5HOHCH3HOHHCOOHCOOHHHOCH3HOHHHOOCOHCH3OHHCOOHHOHHCH3HOa.对映体 b.相同 c.非对映异构体 d.非对映异构体chapt5旋光异构PPT课件e.CH3HOHCH3CH3HHCH2OHf.HCOOHCOOHHHHCOOHHOOCg.HHCOOHHHCOOHHOOCHOOCh.CH2OHHOHCH2OHCH2OHHOHCH2OH e.构造异构体 f.相同 g.顺反异构 h.相同chapt5旋光异构PPT课件作业 P78:3(1)(2),4,7,10