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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手性碳的构型手性碳的构型 R R R R型和型和型和型和S S S S型，手性分子的型，手性分子的型，手性分子的型，手性分子的命名命名命名命名u手性化合物的特性手性化合物的特性旋光性（旋光度旋光性（旋光度a a、比旋光，外消旋体和内消旋体）比旋光，外消旋体和内消旋体）1n n 复习复习复习复习两者不能重合两者不能重合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
2、、手性碳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手性分子手性分子两者可以重合两者可以重合两者可以重合两者可以重合手性碳手性碳手性碳手性碳非手性分子非手性分子非手性分子非手性分子2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和非对映异构体对映异构体和非对映异构体对映异构体对映异构体互为镜像且不互互为镜像且不互相重合相重合对映异构体对映异构体非对映异构体非对映异构体相互不为镜像相互不为镜像3立体结构表达式立体结构表达式立体结构表达式立体结构表达式伞形式伞形式伞形式伞形式Fischer Fischer 投影式投影式投影式投影式十字式十字式十字式十字式键的
3、方向？键的方向？41 1立体结构式的变换立体结构式的变换立体结构式的变换立体结构式的变换问题问题问题问题 1 1 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？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？问题问题问题问题 2: 2: 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？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？ 最有效的方法：最有效的方法：最有效的方法：最有效的方法：直接命名直接命名直接命名直接命名5例例例例
4、 1: 1: 1: 1: 试说明化试说明化试说明化试说明化合物合物合物合物I I I I和和和和IIIIIIII是否为是否为是否为是否为同一化合物同一化合物同一化合物同一化合物? ? ? ?甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛I I I I和和和和IIIIIIII为为为为对映体对映体对映体对映体6例例例例 2: 2: 2: 2: 判断判断判断判断I I和和和和IIII是是是是否为同一化合物否为同一化合物否为同一化合物否为同一化合物I I 和和和和 IIII 为同为同为同为同一化合物一化合物一化合物一化合物（C2、C3均均交换了偶数交换了偶数次）次）72 2手性碳构型的表示方法（手性碳的绝对构型）手性碳构型
5、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）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手性碳的绝对构型手性碳的绝对构型R/S R/S 方法方法方法方法，手性化合物的命名，手性化合物的命名，手性化合物的命名，手性化合物的命名 例：例：例：例： 2- 2- 2- 2-丁醇丁醇丁醇丁醇 选择选择优先顺序优先顺序最小的原子或基团最小的原子或基团远离观察者，其余远离观察者，其余原子或基团依优先原子或基团依优先顺序排列顺序排列(S)- -2- -丁醇丁醇(R)- -2- -丁醇丁醇有一个手性碳有一个手性碳沿沿沿沿 C-H C-H 方向方向方向
6、方向S S型型型型（逆时针方向）（逆时针方向）（逆时针方向）（逆时针方向）R R型型型型（顺时针方向）（顺时针方向）（顺时针方向）（顺时针方向）82.2.基团的优先顺序（基团的优先顺序（基团的优先顺序（基团的优先顺序（Cohn-Cohn-Ingold-PrelogIngold-Prelog定序规则）定序规则）定序规则）定序规则） （第二章（第二章（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：如： I Br Cl S P F O N C D H（2）基团的
7、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：如：-CH2CH3 -CH3 -CH2Cl -CH2F -CH2OCH3 -CH2OH -CH(CH3)2 -CH2CH(CH3)29（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 或或或或 3 3 次次次次如：如：如：如：例例例例: :10例例例例: : : : 比较以下基团的优先顺序比较以下基团
8、的优先顺序比较以下基团的优先顺序比较以下基团的优先顺序1 12 211例例例例: : : : 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非手性分子非手性分子S S型型型型S S型型型型( (2S, 3S2S, 3S)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇12R R型型型型R R型型型型S S型型型型S S型型型型( (2S, 3R2S, 3R)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇或或或或( (2R, 3S2R, 3S)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇丁二
9、醇丁二醇( (2R, 3R2R, 3R)-2, 3-)-2, 3-丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇非手性分子非手性分子非手性分子非手性分子133 3 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1.1.1.1.方法方法方法方法: : : : 看分子是否有对称面或对称中心看分子是否有对称面或对称中心看分子是否有对称面或对称中心看分子是否有对称面或对称中心, , , ,若有若有若有若有, , , ,则无手则无手则无手则无手性性性性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，即为手性分子若分子只含有一个手性碳，即为手性分
10、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，要按照上面方法判断分子含有二个以上手性碳，要按照上面方法判断分子含有二个以上手性碳，要按照上面方法判断分子含有二个以上手性碳，要按照上面方法判断. . . .手性碳与立体异构体数目的关系：手性碳与立体异构体数目的关系： 若分子有若分子有 n 个手性碳，个手性碳，理论上理论上有有 2n 个立体异构体个立体异构体（2n / 2对对 对映体。若手性碳组成相同，数目有所减少。对映体。若手性碳组成相同，数目有所减少。142, 32, 3- - - -丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇2, 32, 3- - - -戊二醇戊二醇戊二醇戊二醇有有有有4
11、 4个立体异构体个立体异构体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与理论数目相同与理论数目相同例：例：例：例：手性碳组成相同手性碳组成相同手性碳组成相同手性碳组成相同只有只有只有只有3 3个立体异构体个立体异构体个立体异构体个立体异构体2, 32, 3- - - -戊二醇的两对对映体戊二醇的两对对映体戊二醇的两对对映体戊二醇的两对对映体153.3.3.3. 观察分子的有无对称性观察分子的有无对称性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）（无手性碳）（无手性碳）（有手性碳）（有手性碳）（有手性碳）（有手性碳）l l 若分子含有若分子含有若分子含有若分子含有
12、对称面对称面对称面对称面或或或或对称中心对称中心对称中心对称中心，为，为，为，为非非非非手性分子手性分子手性分子手性分子如：如：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与镜像重合与镜像重合16含假手性碳的分子（含假手性碳的分子（含假手性碳的分子（含假手性碳的分子（了解）：了解）：了解）：了解）：非手性分子非手性分子非手性分子非手性分子（有对称面）（有对称面）（有对称面）（有对称面）手性分子手性分子手性分子手性分子( (为对映体为对映体为对映体为对映体) )相同组成的手性碳优先顺序：相同组
13、成的手性碳优先顺序：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型型型型 S S型型型型假手性碳的构型（用假手性碳的构型（用假手性碳的构型（用假手性碳的构型（用r/sr/s表示）表示）表示）表示）174. 4.一些不含手性碳的手性分子一些不含手性碳的手性分子一些不含手性碳的手性分子一些不含手性碳的手性分子l连二烯型连二烯型（含有两个互相垂直的平面）（含有两个互相垂直的平面）比较：比较：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，为非手性分子有对称面，为非手性分子有对称面，为非手
14、性分子18l l 螺环型螺环型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 联苯型联苯型联苯型联苯型( ( ( (位阻型位阻型位阻型位阻型) ) ) )大基团使单键旋转受阻大基团使单键旋转受阻大基团使单键旋转受阻大基团使单键旋转受阻19l l 构象型（构象转换受阻）构象型（构象转换受阻）构象型（构象转换受阻）构象型（构象转换受阻）反反反反- - - -环辛烯环辛烯环辛烯环辛烯l l 螺旋型螺旋型螺旋型螺旋型204 4 4 4手性分子的特性手性分子的特性手性分子的特性手性分子的特性 旋光性旋光性旋光性旋光性1. 1.立
15、体异构体之间的一般物理、化学性质比较立体异构体之间的一般物理、化学性质比较立体异构体之间的一般物理、化学性质比较立体异构体之间的一般物理、化学性质比较例：例：例：例：酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸(tartaric acid), (tartaric acid), （2, 3-2, 3-二羟基丁二二羟基丁二二羟基丁二二羟基丁二酸）酸）酸）酸）有有有有2 2个组成相同的手性个组成相同的手性个组成相同的手性个组成相同的手性 碳碳碳碳, ,有有有有3 3个立体异构体个立体异构体个立体异构体个立体异构体(R,R)-酒石酸酒石酸(S,S)-酒石酸酒石酸(R,S)-酒石酸酒石酸一对对映体一对对映体一对对映体一对对
16、映体21相同相同非对映体之间性非对映体之间性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质有明显差别质有明显差别l l酒石酸立酒石酸立酒石酸立酒石酸立体异构体体异构体体异构体体异构体性质比较性质比较性质比较性质比较222.2.对映体对映体对映体对映体之间的性质差别：之间的性质差别：之间的性质差别：之间的性质差别：物理性质：对物理性质：对物理性质：对物理性质：对偏振光偏振光偏振光偏振光的作用不同的作用不同的作用不同的作用不同有旋光性有旋光性有旋光性有旋光性化学性质：对化学性质：对化学性质：对化学性质：对手性试剂手性试剂手性试剂手性试剂的作用不同的作用不同的作用不同的作用不同l l 手性化
17、合物手性化合物手性化合物手性化合物对对对对偏振光偏振光偏振光偏振光的作用的作用的作用的作用旋光性旋光性旋光性旋光性（或称光学活性）（或称光学活性）（或称光学活性）（或称光学活性）入射偏振光入射偏振光入射偏振光入射偏振光石英样品管石英样品管石英样品管石英样品管旋光度旋光度旋光度旋光度, , a a a a（装有旋光性物质）（装有旋光性物质）（装有旋光性物质）（装有旋光性物质）a a透射偏振光透射偏振光透射偏振光透射偏振光（已偏转）（已偏转）（已偏转）（已偏转）Opitically activeOpitically active23l l 左旋和右旋左旋和右旋左旋和右旋左旋和右旋 一对对映体对偏振
18、光的作用不同，一个使偏振光向顺时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，针方向偏转，另一个使偏振光向逆时针方向偏转，两者偏转两者偏转数值相同数值相同。例：例：例：例：右旋右旋右旋右旋(dextrorotatory)(dextrorotatory)：使偏振光向：使偏振光向：使偏振光向：使偏振光向顺时针顺时针顺时针顺时针方向偏转，方向偏转，方向偏转，方向偏转，表示为表示为表示为表示为(+)(+)(+)(+) 左旋左旋左旋左旋(levorotatory)(levorotatory) ：使偏振光向：使偏振光向：使偏振光向：使偏振光向逆时针逆时针逆时针
19、逆时针方向偏转，方向偏转，方向偏转，方向偏转，表示为表示为表示为表示为()()()()(R, R)(R, R)- - - -( (+ + + +) )- - - -酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸(S, S)(S, S)- - - -( (- - - -) )- - - -酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸旋光异构体旋光异构体旋光异构体旋光异构体（对映异构体）（对映异构体）（对映异构体）（对映异构体）左旋左旋左旋左旋a a a aa a a a右旋右旋右旋右旋入射光方向入射光方向入射光方向入射光方向24l 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
20、式 比旋光比旋光比旋光比旋光 a a a a t t t t a at =a a t l ca at : : 实验观察到的选光度实验观察到的选光度l : 样品管长度（样品管长度（dm, 分米）分米）c : 样品浓度（样品浓度（g / cm3）t : 测试时温度测试时温度 : 波长波长例：例：例：例：(R, R)(R, R)- - - -( (+ + + +) )- - - -酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸 a a a a 2525D D = = +12+12o o ( (水水水水,20%),20%)( ( 钠光，钠光，钠光，钠光，D D线，线，线，线， =589nm)=589nm)specific
21、rotationspecific rotation253. 3.外消旋体和内消旋体外消旋体和内消旋体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：例：（旋光性相互抵消（旋光性相互抵消（旋光性相互抵消（旋光性相互抵消消旋）消旋）消旋）消旋）产物无旋光性产物无旋光性产物无旋光性产物无旋光性外外消旋体性消旋体性(racemic mixture)（ ）( ( ) )- - - -2 2- - - -溴丁烷溴丁烷溴丁烷溴丁烷外消旋体表示方式外消旋体表示方式外消
22、旋体表示方式外消旋体表示方式26例：例：例：例：l l 内消旋体内消旋体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- - - -酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸内消旋体表示方法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。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一个手性碳的旋光性正好被分子内另一构型相反的被分子内另一构型相反的手性碳所抵消手性碳所抵消内消旋体内消旋体(meso compounds)27l l 旋光纯、外消旋体和内
23、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28课后练习：课后练习：p94习题习题3-6， 习题习题3-7（还要写十字式），（还要写十字式）， p98习题习题3-8，3-9， p102习题习题3-12本次课要求本次课要求掌握化合物立体结构之间的相互转换。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。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。了解手性化合物的类型，熟练区分手性分子和非手性分子。掌握掌握旋光性、旋光异构体、旋光度、比旋光，外消旋体和旋光性、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。内消旋体等概念，掌握其表示方式。29
