《立体异构》PPT课件

第 十 章 立 体 异 构 同分异构 构造异构 立体异构 碳架异构 位置异构 互变异构 官能团异构 碳链异构 碳环异构 构型异构 顺反异构对映异构 构象异构 第 一 节 构 象 异 构一 、 乙 烷 的 构 象 和 构 象 异 构 构 象 异 构 ： 由 于 单 键 的 自 由 旋 转 使 分 子 中 的 原子 或 原 子 团 在 空 间 产 生 不 同 的 排 列 形 式 。 由 于 单 键 的 自 由 旋 转 ， 乙 烷 可 以 有 无 数 的 构 象 优 势 构 象 是 交 叉 式 CH3CH 3H HHH CH3CH3 HHH HHH CH3CH3 HH HH CH3 CH3 HH二 、 丁 烷 的 构 象对 位 交 叉 式 部 分 重 叠 式 邻 位 交 叉 式 全 重 叠 式稳 定 性 顺 序 ：对 位 交 叉 式 邻 位 交 叉 式 部 分 重 叠 式 全 重 叠 式 三 、 环 己 烷 的 构 象（ 一 ） 环 己 烷 的 构 象保 持 正 常 键 角 ， 无 角 张 力 的 构 象 有 船 式 和 椅 式 。 船式 椅式 椅 式 船 式半 椅 式E 椅 式 构 象 为 最 稳 定 构 象 （ 二 ） 环 己 烷 中 的 平 键 和 直 键直 键 与 分 子 对 称 轴 平 行 的 键 。 简 称 a键 。平 键 与 对 称 轴 成 109.5O 夹 角 的 键 。 简 称 e键 。 a a aa a ae e ee e e 在 环 己 烷 中 ， 每 个 碳 原 子 都 有 一 个 a键 和 一 个 e键 ， 当 环 己 烷 椅 式 构 象 相 互 翻 转 时 ， a键 和 e键同 时 转 变 。 a eae （ 三 ） 环 己 烷 衍 生 物 的 构 象1. 连 有 一 个 取 代 基（ 1） 取 代 在 a键 上受 到 3a、 5a上 的 H 的 拥 挤 ，产 生 斥 力 ， 能 量 升 高 。（ 2） 取 代 在 e键 上无 空 间 拥 挤 现 象 ， 无 斥 力产 生 ， 稳 定 性 好 。 ae CH3 HH e aCH3 HH 四 、 十 氢 萘 的 构 象1 23 4567 8 910 aeee反-十氢萘 顺-十氢萘 十氢萘 十 氢 萘 反 式 构 象 比 较 稳 定 ， 顺 反 两 种 构象 能 量 相 差 8.7kJ mol-1 为 书 写 方 便 ， 十 氢 萘 也 常 用 平 面 式 表 示 H H H H 第 二 节 顺 反 异 构一 、 产 生 顺 反 异 构 的 条 件分 子 中 存 在 限 制 旋 转 的 因 素 ， 如 双 键 或 脂环 。每 个 不 能 自 由 旋 转 的 碳 原 子 必 须 连 有 2个不 同 的 原 子 或 原 子 团 。 a Ca C bd a Ca C db H COOH H HOOC H H COOH HOOC顺 -1,2-环 丙 二 甲 酸熔 点 137 反 -1,2-环 丙 二 甲 酸熔 点 178 二 、 顺 反 异 构 的 命 名顺 反 命 名 法2个 相 同 原 子 或 原 子 团 处 于 键 或 脂 环 平 面 同 侧的 异 构 体 称 为 顺 式 ， 处 于 异 侧 的 称 为 反 式 。 HOOC CH C HCOOH反-丁烯二酸 HOOC CH C COOHH顺-丁烯二酸 HCH3 HCH3 顺-1,3-二甲基环己烷 CH3H HCH3 反-1,3-二甲基环己烷 Br CH C BrCH3顺-1,2-二溴丙烯 Br CH C CH3Br反-1,2-二溴丙烯 Z、 E命 名 法 先 根 据 次 序 规 则 确 定 连 接 在 双 键 碳 原 子 上 的原 子 或 原 子 团 的 大 小 顺 序 。 当 2个 较 大 的 原 子 或 原 子 团 在 双 键 的 同 侧 时 ，为 Z构 型 ， 在 异 侧 的 为 E构 型 。 例 子 ： 若 ab， d e， 则 它 们 的 构 型 分 别 为 a Cb C de Z构型 a Cb C ed E构型 次 序 规 则与 双 键 直 接 相 连 的 原 子 按 原 子 序 数 大 小 排 列 ，序 数 大 的 为 大 基 团 ； 同 位 素 按 质 量 大 小 排 列（ 如 D H ）如 与 双 键 碳 直 接 相 连 的 2个 原 子 相 同 ， 则 向 外延 伸 ， 比 较 其 次 相 连 原 子 的 原 子 序 数 ， 以 确 定原 子 团 的 大 小 序 数 。当 与 双 键 相 连 的 为 不 饱 和 基 团 时 ， 如 ， 则 看 作 碳 2次 与 氧 相 连 。 例 如 CO H CO OHC(O,O,O) CO HC(O,O,H) CH2OHC(O,H,H) 举 例Br CH C BrCH3Z-1,2-二溴丙烯 Ph CH3C C CH2CH3CH3Z-2-苯基-3甲基-2-戊烯 H CH3C C CHCH2CH3CH2E-3-乙基-1,3-戊二烯H CH3C C CHOCH2CH3E-2-乙基-2-丁烯醛 第三节 对映异构 对 映 异 构 的 定 义 两 个 分 子 成 镜 面 对 称 ， 但 又 不 能 完 全 重叠 ， 我 们 把 这 两 个 分 子 称 为 一 对 对 映 体 ，它 们 成 对 映 异 构 （ 或 旋 光 异 构 ） 。 偏 振 光 ： 仅 在 同 一 平 面 上 振 动 的 光一 、 物 质 的 旋 光 性 旋 光 性 ： 物 质 可 使 偏 振 光 振 动 平 面 旋 转 的性 质 。 具 有 旋 光 性 的 物 质 叫 旋 光 性 物 质 。（ 右 旋 体 、 左 旋 体 -） 旋 光 性 物 质 使 偏 振 光 振 动 平 面 旋 转 的 角 度 即 旋 光 度 ， 用 “ ” 表 示 。 旋 光 度 与 什 么 有 关 呢 ？ (质 量 浓 度 )增 大 ， 也 增 大 L(测 定 管 的 长 度 )增 大 ， 也 增 大 正 比 于 和 L K L（ K是 比 例 常 数 ）我 们 定 义 K为 比 旋 光 度 , = /( L) , D为 钠 光 波 长 ， T为测 量 时 的 温 度 。 TDT D测 定 比 旋 光 的 大 小 可 以 鉴 别 旋 光 性 物 质 二 、 旋 光 性 与 分 子 结 构 的 关 系（ 一 ） 分 子 的 手 性 与 旋 光 性手 性 ： 实 物 与 镜 像 不 能 完 全 重 叠 的 性 质 叫 手 性 。 具 有 手性 的 分 子 叫 手 性 分 子 。 只 有 手 性 分 子 才 有 旋 光 异 构 现 象 。有 机 化 合 物 分 子 具 有 手 性最 普 遍 的 因 素 有 手 性 碳 C*手 性 碳 原 子 是 指 连 接 4个不 同 的 原 子 或 原 子 团 的 碳 原 子 C* COOH H H3C OH 乳 酸 有 两 种 构 型 （ 如 下 ） ， 它 们 互 为 实 物 与 镜象 ， 称 为 对 映 体 ， 等 量 的 这 两 种 构 型 的 混 合 物称 为 外 消 旋 体 。 1. 什 么 是 外 消 旋 体 、 对 映 体 ？ CO O HCH 3 O H H C* CO O H O H CH 3 C * H 对 映 体 的 构 型 一 般 采 用 费 歇 尔 （ Fisher）投 影 式 表 示 ：主 链 放 在 竖 键 上 ， 编 号 最 小 的 碳 原 子 放 在 上 端 。竖 键 连 接 的 原 子 或 原 子 团 表 示 伸 向 纸 的 后 方 ， 横键 连 接 的 原 子 或 原 子 团 表 示 伸 向 纸 的 前 方 。 2. 如 何 表 示 对 映 体 的 构 型 ？ 实 例 展 示 C* OH COOH H CH3 H CH 3 O H C * CO O HCH3CH(OH)COOH CO O H CH 3 H O H H O H 同 一 构 型 CH 3 CO O H H CH 3 CO O H 构 型 改 变 O HFisher投 影 式 只 能 在 纸 面 上 转 180 ， 才 不至 于 改 变 其 构 型 ， 不 能 在 纸 面 上 转 动 90 ，不 能 离 开 纸 面 任 意 旋 转 。 只 有 把 它 转 化 为立 体 结 构 才 能 随 意 旋 转 。 。转动90 。转动180 一 个 分 子 有 无 手 性 主 要 看 它 是 否 有 对 称面 和 对 称 中 心 。 3. 如 何 判 断 一 个 分 子 是 否 有 手 性 ？有 手 性 碳 是 物 质 有 手 性 的 通 常 因 素 之一 。 有 些 分 子 尽 管 有 手 性 碳 ， 但 他 们没 有 手 性 。 例 如 右 图 是 酒 石 酸 的 一 个异 构 体 像 这 种 分 子 ， 虽 有 手性 碳 ， 但 因 有 对 称 因素 使 旋 光 性 在 内 部 抵消 ， 成 为 无 旋 光 物 质 ，称 为 内 消 旋 体 。判 断 一 个 分 子 是 否 有 手 性 要 看 它 有 没 有 对 称 因素 ， 而 手 性 碳 只 是 构 成 分 子 具 有 手 性 的 一 个 最通 常 的 因 素 。 H * OH *H COOH 酒石酸 OH COOH 判 断 下 列 分 子 有 无 旋 光 性 Cl H CH 3 Cl CH3 H Cl H CH3 CH CH3 CH2 COOH Cl CH3 Cl H Cl Cl CH3 CH3 1. 相 对 构 型 标 记 法 相 对 构 型 ： 以 甘 油 醛 为 标 准 人 为 规 定 的 构 型 标 记 方 法 （ D、 L标 记 法 ） ： 以 甘 油 醛 的 构 型为 比 较 标 准 ， 人 为 的 规 定 ： C*的 羟 基 投 影 在 右边 的 称 为 D-型 ， 在 左 边 的 称 为 L-型 。 其 他 物 质与 之 比 较 则 可 确 定 其 构 型 。 D-、 L-表 示 的 是 化 合 物 的 构 型 ， 并 不 表 示 旋光 方 向 ， 旋 光 方 向 用 （ +） 和 （ -） 表 示 旋 光 性 物 质 的 旋 光 方 向 与 构 型 之 间 没 有 固 定的 关 系 。 例 如 （ 二 ） 旋 光 异 构 体 构 型 的 标 记 方 法 HO CHO H CH2OH (-) 甘油醛 (-) 甘油醛L H CHO OH CH2OH ( ) 甘油醛 甘油醛 + ( )+D HO COOHHCH3 (+) 乳酸(+) 乳酸L H COOHOHCH3 ( ) 乳酸 乳酸( )D 2 . R、 S标 记 法 ：（ 1） 将 C*所 连 的 四 个 基 团 按 原 子 序 数 大 小 依 次排 列 成 序 ： abde（ 次 序 规 则 同 Z、 E命 名 法 ）（ 2） 把 原 子 序 数 最 小 的 原 子 团 e放 在 最 远 端 ， 其它 原 子 团 朝 着 观 察 者 。（ 3） 观 察 a、 b、 d 的 排 列 顺 序 ， 呈 顺 时 针 方 向为 R-构 型 ， 呈 逆 时 针 方 向 为 S-构 型 。 实 例 3D示 范 用 R、 S标 记 下 列 分 子 手 性 碳 的 构 型 N+ C6H5OH-CH3CH3CH2 CH2C6H5 CH3 H Cl H HO HCHOCH2OH Cl D H CH3 C6H5 C CH3 C CH H （ 三 ） 含 多 个 手 性 碳 异 构 体 的 数 目 ： 1. 当 分 子 中 含 有 n个 不 同 的 C*时 ， 旋 光 异 构 体 的 数 目 为 2n个 。 CO O H CO O H CO O H CO O H H Cl Cl H H Cl Cl H H O H H O H H O H H O H CO O H CO O H CO O H CO O H （ 2R， 3S） （ 2S， 3R） （ 2R， 3R） （ 2S， 3S） 互 为 对 映 异 构 体 互 为 对 映 异 构 体 互 为 非 对 映 异 构 体 氯 羟 丁 二 酸 旋 光 异 构 体 数 目 为 22=4 2. 当 分 子 中 含 有 两 个 相 同 的 C*时 ， 旋 光 异 构 体 的 数 目 少于 2n个 。 CO O H CO O H CO O H CO O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H CO O H CO O H CO O H CO O H （ 1） （ 2R， 3S） （ 2） （ 2S， 3R） （ 3） （ 2R， 3S） （ 4） （ 2S， 3R） 对 映 异 构 体 非 对 映 异 构 体 同 一 化 合 物 酒 石 酸 对 映 异 构 体 数 目 为 2 酒 石 酸 异 构 体 数 目 为 2 2 -1 （ 四 ） 旋 光 异 构 体 的 性 质*旋 光 异 构 体 的 化 学 性 质 几 乎 完 全 相 同*一 对 对 映 异 构 体 除 旋 光 方 向 相 反 外 ， 其 他 物 理性 质 完 全 相 同 ； 非 对 映 异 构 体 物 理 性 质 完 全 不 同 ，外 消 旋 体 常 有 相 同 的 熔 点 。*对 映 异 构 体 之 间 最 重 要 区 别 是 生 物 活 性 不 同 。*左 旋 麻 黄 碱 的 升 压 效 能 比 右 旋 大 四 倍 左 旋 氯霉 素 具 有 杀 菌 作 用 ， 右 旋 则 完 全 无 效 维 生 素 C右旋 体 疗 效 显 著 ， 左 旋 体 无 效 。 手 性 药 物 百 度 搜 索chiral medication