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1、第三章第三章 立体化学（立体化学（2 2）主要内容主要内容uu化合物立体结构式的变换方法化合物立体结构式的变换方法uu手性碳的构型手性碳的构型 R R型和型和S S型，手性分子的型，手性分子的 命名命名u手性化合物的特性旋光性（旋光度a、 比旋光，外消旋体和内消旋体）n n复习复习两者不能重合两者不能重合 手性分子和非手性分子、手性碳手性分子和非手性分子、手性碳手性分子手性分子两者可以重合两者可以重合手性碳手性碳非手性分子非手性分子 对映异构体和非对映异构体对映异构体和非对映异构体对映异构体互为镜像且不互 相重合对映异构体 非对映异构体相互不为镜像 立体结构表达式立体结构表达式伞形式伞形式Fi
2、scher Fischer 投影式投影式十字式十字式键的方向？1 1立体结构式的变换立体结构式的变换两种常用的改变基团位置的方法：两种常用的改变基团位置的方法：l l交换基团法交换基团法l l旋转法旋转法问题问题 1 1：如何改变基团的位置而又不改变原有构型？如何改变基团的位置而又不改变原有构型？问题问题 2:2: 如何判断两个结构式（如下图）是否为同一化合物？如何判断两个结构式（如下图）是否为同一化合物？1. 1.交换基团法交换基团法n n手性碳上的两个基团或原子交换手性碳上的两个基团或原子交换奇数次奇数次得对映体得对映体, , 交换交换偶数次偶数次 回到原来结构回到原来结构2.2.旋转法旋
3、转法n n分子以分子以手性碳上化学键为轴手性碳上化学键为轴旋转，所得到的结构旋转，所得到的结构结构不变结构不变， 仍为原来的分子（因为手性碳的构型未变化）仍为原来的分子（因为手性碳的构型未变化）例例 1:1: 试说明化试说明化 合物合物I I和和IIII是否为是否为 同一化合物同一化合物? ?l l用基团交换法用基团交换法甘油醛甘油醛I I和和IIII为为 对映体对映体例例 2:2: 判断判断I I和和IIII是是否为同一化合物否为同一化合物l l用基团交换法用基团交换法（C2C2和和C3C3都要交换）都要交换）（接下页）（接上页）两者相同两者相同I I 和和 IIII 为同为同 一化合物一化
4、合物（ C2、C3均交 换了偶数次 ）2 2手性碳构型的表示方法（手性碳的绝对构型）手性碳构型的表示方法（手性碳的绝对构型）1.1. 手性碳的绝对构型手性碳的绝对构型R/S R/S 方法方法，手性化合物的命名，手性化合物的命名 例：例： 2-2-丁醇丁醇 选择优先顺序最 小的原子或基团远 离观察者，其余原 子或基团依优先顺 序排列(S)-2-丁醇(R)-2-丁醇有一个手性碳沿沿 C-H C-H 方向方向S S型型 （逆时针方向）（逆时针方向）R R型型 （顺时针方向）（顺时针方向）2.2.基团的优先顺序（基团的优先顺序（Cohn-Cohn-Ingold-PrelogIngold-Prelog定
5、序规则）定序规则）（第二章（第二章 p39p39）（1）原子序数大者优先，同位素质量大者优先原子序数大者优先，同位素质量大者优先如： I Br Cl S P F O N C D H（2）基团的第一个原子相同时，比较与其相连的下一个原子基团的第一个原子相同时，比较与其相连的下一个原子如：-CH2CH3 -CH3-CH2Cl -CH2F -CH2OCH3 -CH2OH -CH(CH3)2 -CH2CH(CH3)2（3 3）对不饱和基团，可认为与同一原子连接对不饱和基团，可认为与同一原子连接 2 2 或或 3 3 次次如：如：例例: :例例: : 比较以下基团的优先顺序比较以下基团的优先顺序1 12
6、 2例例: : 2, 3-2, 3-丁二醇的三个立体异构体的命名丁二醇的三个立体异构体的命名非手性分子非手性分子S S型型S S型型( (2S, 3S2S, 3S)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇R R型型R R型型S S型型S S型型( (2S, 3R2S, 3R)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇 或或 ( (2R, 3S2R, 3S)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇( (2R, 3R2R, 3R)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇非手性分子非手性分子3 3如何判断一个分子是否有手性如何判断一个分子是否有手性1.1. 最直接法最直接法: : 画其对映体，看是否重合画其对
7、映体，看是否重合2.2. 观察有无手性碳：观察有无手性碳：l l若分子只含有一个手性碳，即为手性分子若分子只含有一个手性碳，即为手性分子l l分子含有二个以上手性碳，情况较为复杂分子含有二个以上手性碳，情况较为复杂手性碳与立体异构体数目的关系：若分子有 n 个手性碳，理论上有 2n 个立体异构体（ 2n / 2对 对映体。若手性碳组成相同，数目有所减少。2, 32, 3- -丁二醇丁二醇2, 32, 3- -戊二醇戊二醇有有4 4个立体异构体个立体异构体 与理论数目相同与理论数目相同例：例：手性碳组成相同手性碳组成相同 只有只有3 3个立体异构体个立体异构体2, 32, 3- -戊二醇的两对对
8、映体戊二醇的两对对映体3.3. 观察分子的有无对称性观察分子的有无对称性 （无手性碳）（无手性碳）（有手性碳）（有手性碳）l l若分子含有若分子含有对称面对称面或或对称中心对称中心，为，为非非手性分子手性分子如：如：有对称面和对称中心的非手性分子有对称面和对称中心的非手性分子与镜像重合与镜像重合含假手性碳的分子（含假手性碳的分子（了解）：了解）：非手性分子非手性分子（有对称面）（有对称面）手性分子手性分子( (为对映体为对映体) )相同组成的手性碳优先顺序：相同组成的手性碳优先顺序：R R型型 S S型型假手性碳的构型（用假手性碳的构型（用r/sr/s表示）表示）4. 4. 一些不含手性碳的手
9、性分子一些不含手性碳的手性分子l连二烯型（含有两个互相垂直的平面）比较：比较：与镜像无法重合，是手性分子与镜像无法重合，是手性分子有对称面，为非手性分子有对称面，为非手性分子l l螺环型螺环型与镜像无法重合，是手性分子与镜像无法重合，是手性分子l l联苯型联苯型( (位阻型位阻型) )大基团使单键旋转受阻大基团使单键旋转受阻l l构象型（构象转换受阻）构象型（构象转换受阻）反反- -环辛烯环辛烯l l螺旋型螺旋型4 4手性分子的特性手性分子的特性 旋光性旋光性1. 1. 立体异构体之间的一般物理、化学性质比立体异构体之间的一般物理、化学性质比 较较 例：例：酒石酸酒石酸(tartaric ac
10、id), (tartaric acid), （2, 3-2, 3-二羟基丁二酸）二羟基丁二酸）有有2 2个组成相同的手性个组成相同的手性碳碳, ,有有3 3个立体异构体个立体异构体(R,R)-酒石酸(S,S)-酒石酸(R,S)-酒石酸一对对映体一对对映体相同非对映体之间性非对映体之间性 质有明显差别质有明显差别l l酒石酸立酒石酸立 体异构体体异构体 性质比较性质比较2.2. 对映体对映体之间的性质差别：之间的性质差别：物理性质：对物理性质：对偏振光偏振光的作用不同的作用不同有旋光性有旋光性化学性质：对化学性质：对手性试剂手性试剂的作用不同的作用不同l l手性化合物手性化合物对对偏振光偏振光的
11、作用的作用旋光性旋光性（或称光学活性）（或称光学活性）入射偏振光入射偏振光石英样品管石英样品管旋光度旋光度, , a a（装有旋光性物质）（装有旋光性物质）a透射偏振光透射偏振光 （已偏转）（已偏转）OpiticallyOpitically active activel l左旋和右旋左旋和右旋一对对映体对偏振光的作用不同，一个使偏振光向顺时 针方向偏转，另一个使偏振光向逆时针方向偏转，两者偏转 数值相同。例：例： 右旋右旋(dextrorotatory)(dextrorotatory)：使偏振光向：使偏振光向顺时针顺时针方向偏转，方向偏转，表示为表示为(+)(+) 左旋左旋(levorotat
12、ory)(levorotatory) ：使偏振光向：使偏振光向逆时针逆时针方向偏转，方向偏转，表示为表示为()()(R, R)(R, R)- -( (+ +) )- -酒石酸酒石酸(S, S)(S, S)- -( (- -) )- -酒石酸酒石酸旋光异构体旋光异构体（对映异构体）（对映异构体）左旋左旋a aa a右旋右旋入射光方向入射光方向l l手性分子旋光能力的表示方式手性分子旋光能力的表示方式 比旋光比旋光 a a t t at =a t l cat : 实验观察到的选光度l : 样品管长度（dm, 分米）c : 样品浓度（g / cm3）t : 测试时温度: 波长例：例：(R, R)(R
13、, R)- -( (+ +) )- -酒石酸酒石酸 a a 2525D D= =+12+12o o ( (水水,20%),20%)( ( 钠光，钠光，D D线，线， =589nm)=589nm)specific rotationspecific rotation3. 3. 外消旋体和内消旋体外消旋体和内消旋体l l外消旋体外消旋体等量的左旋体和右旋体的混合物等量的左旋体和右旋体的混合物 例：（旋光性相互抵消（旋光性相互抵消消旋）消旋）产物无旋光性产物无旋光性外消旋体性 (racemic mixture)（ ）( ( ) )- -2 2- -溴丁烷溴丁烷 外消旋体表示方式外消旋体表示方式例：例：
14、l l内消旋体内消旋体 有手性碳，但分子有对称面有手性碳，但分子有对称面( (R, SR, S) )- -mesomeso- -酒石酸酒石酸内消旋体表示方法分子有对称面，无旋光性分子有对称面，无旋光性。一个手性碳的旋光性正好被分子内另一构型相反的手性碳所抵消内消旋体(meso compounds)l l旋光纯、外消旋体和内消旋体性质的比较旋光纯、外消旋体和内消旋体性质的比较课后练习：p94习题3-6， 习题3-7（还要写十字式）， p98习题3-8，3-9， p102习题3-12本次课要求掌握化合物立体结构之间的相互转换。熟练掌握手性碳构型的命名，掌握手性分子的命名方式。了解手性化合物的类型，熟练区分手性分子和非手性分子 。掌握旋光性、旋光异构体、旋光度、比旋光，外消旋体和 内消旋体等概念，掌握其表示方式。
