《有机化学6章对映异构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学6章对映异构（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章第六章 对映异构对映异构 (enantiomerism)第一节物质的旋光性一、平面偏振光和旋光性二、旋光仪和比旋光度第二节对映异构现象与分子结构的关系一、对映异构现象的发现二、手性 三、对称因素和手性分子判据 第三节含一个手性碳原子化合物 的对映异构一、对映体、外消旋体二、构型表示方法-费谢尔投影式三、绝对构型与相对构型 四、 R、S 命名规则第四节含两个手性碳原子化合物 的对映异构一、含两个不相同手性碳原子的化合物二、含两个相同手性碳原子的化合物第五节环状化合物的立体异构一、环丙烷衍生物二、对映异构第六节不含手性碳原子化合物的对映异构一、含手性轴的化合物二、含手性面的化合物三、含有其他
2、手性中心的化合物 第七节外消旋体的拆分第八节不对称合成简介第九节亲电加成反应的立体化学一、实验事实二、推测反应历程总目录总目录同同分分异异构构构造异构构造异构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构型异构构型异构顺反异构顺反异构对映异构对映异构构象异构构象异构总目录总目录对映异构：对映异构：是指分子式、构造式相同，构型是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。例如例如: :肌肉乳酸：肌肉乳酸： mp:53乳糖发酵乳酸：乳糖发酵乳酸： mp:53乳酸乳酸: : C3H6O3 D20=+3.
3、82 D20=-3.82mp:16.8酸奶中分离出的乳酸酸奶中分离出的乳酸 ： D20=0总目录总目录总目录总目录为什么要研究对映异构呢？为什么要研究对映异构呢？ 1天然有机化合物大多有旋光现象。天然有机化合物大多有旋光现象。2物质的旋光性与药物的疗效有关。物质的旋光性与药物的疗效有关。3用于研究有机反应机理。用于研究有机反应机理。总目录总目录一、平面偏振光和旋光性一、平面偏振光和旋光性光波的特点：光波的特点：第一节第一节物质的旋光性物质的旋光性总目录总目录这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光光(plane-polarizedlight)或简称偏振光。
4、或简称偏振光。Nicol棱晶棱晶总目录总目录2物质的旋光性物质的旋光性能使平面偏振光振动平面旋转的物质称为物质的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）。为光活性物质）。总目录总目录使使平面偏振光平面偏振光振动平面旋转的性质振动平面旋转的性质旋光性旋光性(opticalactivity)使平面偏振光振动平面旋转的物质使平面偏振光振动平面旋转的物质旋光性物质旋光性物质（光学（光学活性物质）活性物质）使使平面偏振光平面偏振光偏偏按按顺时针方向顺时针方向旋转旋转右旋体右旋体(+)使使平面偏振光平面
5、偏振光按按反时针方向反时针方向旋转旋转左旋体左旋体(-)旋光性物质使振动平面旋转的角度旋光性物质使振动平面旋转的角度旋光度，通常用旋光度，通常用表示。表示。例：肌肉乳酸例：肌肉乳酸+3.8m2kg-1发酵乳酸发酵乳酸-3.8m2kg-1总目录总目录二、旋光仪和比旋光度二、旋光仪和比旋光度1.旋光仪的工作原理旋光仪的工作原理检偏棱晶检偏棱晶旋转的角度旋转的角度 旋光度旋光度总目录总目录测量旋光性物质测量旋光性物质-旋光度旋光度受溶液的浓度、盛液受溶液的浓度、盛液管的长度、温度、所管的长度、温度、所用光波长影响用光波长影响总目录总目录20：温度温度D:钠光源钠光源D线线-589.3nm2. 比旋光
6、度比旋光度1mL含含1g旋光性物质浓度的溶液，放在旋光性物质浓度的溶液，放在1dm（10cm）长的盛液管中测得的旋光度）长的盛液管中测得的旋光度比旋光度比旋光度例：肌肉乳酸例：肌肉乳酸 +3.8m2kg-1发酵乳酸发酵乳酸-3.8m2kg-1总目录总目录:测定的旋光度测定的旋光度(+右旋，右旋，-左旋左旋)t:测定时的温度测定时的温度();:测定时光源的波长测定时光源的波长(一般为钠光一般为钠光,=589.3nm);l:盛液管的长度盛液管的长度(dm);B:溶液的质量浓度溶液的质量浓度(g/mL)若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式中的式中
7、的B换成液体的密度换成液体的密度即可。即可。旋光度和比旋光度之间的转化：旋光度和比旋光度之间的转化：总目录总目录纯溶液的比旋光度：纯溶液的比旋光度：比旋光度：比旋光度：旋光度：旋光度：可根据旋光度和比旋光度，计算溶液浓度可根据旋光度和比旋光度，计算溶液浓度注意区别：注意区别：总目录总目录WXG-4圆盘旋光仪（圆盘旋光仪（教学型）教学型）精密旋光仪精密旋光仪总目录总目录一、对映异构现象的发现一、对映异构现象的发现1.巴斯德的发现（巴斯德的发现（1848年年）左右旋酒石酸钠铵分子左右旋酒石酸钠铵分子第二节第二节对映异构现象与分子结构的关系对映异构现象与分子结构的关系总目录总目录2.不对称碳原子不对
8、称碳原子 一个碳原子上连有四个不同基团。一个碳原子上连有四个不同基团。特点：特点：1）四个基团在不对称碳原子周围有两种排列形）四个基团在不对称碳原子周围有两种排列形式，即两种空间构型。式，即两种空间构型。2）两种构型互为镜像，外型相似但不能重叠。）两种构型互为镜像，外型相似但不能重叠。总目录总目录二、手性二、手性 相似而不重合相似而不重合1.手性（手性（chirality）物质分子与其镜像物质分子与其镜像相似而不重合的特征。相似而不重合的特征。总目录总目录生活中的手性：生活中的手性：总目录总目录总目录总目录总目录总目录沙利度胺，右旋沙利度胺，右旋有镇静作用，左旋有镇静作用，左旋致畸有关致畸有关
9、 总目录总目录总目录总目录植物中的手性植物中的手性总目录总目录总目录总目录总目录总目录太阳系太阳系的所有的所有天体（包括小天体（包括小行星）都是按行星）都是按照右旋方向旋照右旋方向旋转的。转的。宇宙中的手性宇宙中的手性总目录总目录艺术中的手性艺术中的手性总目录总目录具有手性的分子具有手性的分子总目录总目录手性中心：手性中心：手性碳手性碳 手性氮手性氮 手性磷手性磷 （1）如何判断分子是否有手性？如何判断分子是否有手性？（2）是否有手性碳的分子一定有手性？没有是否有手性碳的分子一定有手性？没有手性碳的分子一定没有手性？手性碳的分子一定没有手性？思考思考总目录总目录三、对称因素和手性分子判据三、对
10、称因素和手性分子判据 1.对称因素对称因素(symmetryfactor)（1）对称面）对称面:可把分子分割成两部分的平可把分子分割成两部分的平面，一部分正好是另一部分的镜像，这个面，一部分正好是另一部分的镜像，这个平面称为对称面。平面称为对称面。总目录总目录例例2:（E）-1,2-二氯乙烯二氯乙烯例例1：1,1-二氯乙烷二氯乙烷有对称面有对称面有对称面有对称面总目录总目录（2）对称中心）对称中心 i：分子中有一点分子中有一点i，通过，通过i点画点画任何直线，如果在离任何直线，如果在离i点等距离的直线两端点等距离的直线两端有相同的原子或基团，则点有相同的原子或基团，则点i称为对称中心。称为对称
11、中心。 例：例：总目录总目录（3）对称轴）对称轴Cn：穿过分子画一直线，分子以它穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转为轴旋转360/n后，可以获得与原来分子相同后，可以获得与原来分子相同的形象，这一直线为分子的的形象，这一直线为分子的n重对称轴。重对称轴。Cn：=360/旋转角度旋转角度例例：n=360/180=2总目录总目录C6环丁烷环丁烷C4苯苯C2反反-1,2-二氯环丙烷二氯环丙烷C2反反-1,2-二氯乙烯二氯乙烯总目录总目录2.手性判据手性判据有对称面的物质与其镜像可重合，无手性有对称面的物质与其镜像可重合，无手性有对称中心的物质与其镜像可以重合，无手性。有对称中心的物质与其镜像可以重合
12、，无手性。总目录总目录有手性有手性 ( (分子和镜像不能重合分子和镜像不能重合) )反反-1,2-二氯环丙烷二氯环丙烷有无对称轴有无对称轴不能作为判不能作为判断分子有无断分子有无手性的依据手性的依据有手性有手性( (分子和镜像不能重合分子和镜像不能重合) )总目录总目录判别手性分子的依据判别手性分子的依据既既无无对对称称面面也也没没有有对对称称中中心心的的，一一般般可可判判定定为为是是手手性性分分子子。该该分分子子就就具具有有手手性性, , 就就有有旋旋光光性和对映异构体性和对映异构体; ;对称轴对称轴并并不能不能作为分子是否具有手性的判据作为分子是否具有手性的判据总目录总目录 判断下列分子是
13、否有手性：判断下列分子是否有手性：总目录总目录一、对映体（一、对映体（enantiomers）第三节含一个手性碳原子第三节含一个手性碳原子化合物的对映异构化合物的对映异构两种立体异构体互呈物体与镜像的对两种立体异构体互呈物体与镜像的对映关系，互为对映异构体。对映异构体映关系，互为对映异构体。对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的是右旋的,所以对映异构体又称为旋光异构所以对映异构体又称为旋光异构体。体。 具有一个手性碳原具有一个手性碳原子的化合物子的化合物总目录总目录含含1个手性碳的化合物，没有对称中心、对称面，个手性碳的化合物，没有对称中心、对称
14、面，故有手性，与其镜像不能重合，互为对映体。故有手性，与其镜像不能重合，互为对映体。总目录总目录对映体的特点：对映体的特点：1）分子中各原子间距离相等，物性和化性一般相同；）分子中各原子间距离相等，物性和化性一般相同；2）的度数相同，方向相反；的度数相同，方向相反；3）手性环境下性质不同，反应速率也有差异。）手性环境下性质不同，反应速率也有差异。总目录总目录二、外消旋体二、外消旋体(racemicforms) 等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体，一般用（一般用（）来表示。）来表示。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
15、体外消旋体不旋光不旋光mp18基本相同基本相同各自发挥其作用各自发挥其作用对映体对映体旋光旋光mp53基本相同基本相同旋体的生理功能旋体的生理功能外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）：总目录总目录外消旋体特点：外消旋体特点：1.不显示旋光性不显示旋光性(中和中和)；2.其他物理常数也有差异其他物理常数也有差异(如如m.p)；3.化学活性为其有效对映体的一半化学活性为其有效对映体的一半(如合霉素抗菌能力为其左旋体的一半如合霉素抗菌能力为其左旋体的一半)。总目录总目录1.立体结构式立体结构式三、构型表示方法三、构型表示方法总目录总目录2.费歇尔（费歇尔（Fis
16、cher）投影式）投影式投影规则：投影规则：“横前竖后横前竖后、碳链竖、碳链竖立立”碳链尽量放在垂直方向上，碳链尽量放在垂直方向上，氧化态高的在上边，氧化态氧化态高的在上边，氧化态低的在下边，其他基团放在低的在下边，其他基团放在水平方向上；水平方向上；垂直方向要伸向纸面后方，垂直方向要伸向纸面后方，水平方向伸向纸面前方水平方向伸向纸面前方（“横前竖后横前竖后”）；将分子结构投影到纸面上，将分子结构投影到纸面上，横线竖线的交叉点表示碳原横线竖线的交叉点表示碳原子。子。总目录总目录注意：注意：1）Fischer式不能离开纸面翻转；沿纸面旋转式不能离开纸面翻转；沿纸面旋转180，构型不变；旋转构型不变；旋转90，得到对映体；，得到对映体；COOHOHHCCH3COOHOHHCCH3总目录总目录2）Fischer式中，固定一个基团，另外三个基团顺式中，固定一个基团，另外三个基团顺时针或逆时针调换位置，构型不变；时针或逆时针调换位置，构型不变；COOHOHHCCH3COOHOHHCCH3总目录总目录3）Fischer式中，任意两个基团互换位置式中，任意两个基团互换位置1次，得到对次，得到对映体，
