第4章对映异构.ppt

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1、第四章第四章 对映异构对映异构同分异构构造异构立体异构构象异构构型异构顺反异构对映异构（旋光异构）分子中原子的连接顺序相同，在空间的伸展方向不同的现象。P78一、平面偏振光（偏光）光波振动方向与光束前进方向关系示意图光波振动方向与光束前进方向关系示意图光源光束先进方向光束前进方向光束前进方向普通光：普通光：光波在一切可能的方向上振动光波在一切可能的方向上振动第一节第一节 旋旋 光光 性性平面偏振光（偏光）：平面偏振光（偏光）：通过通过NicolNicol棱镜，仅在一个平面上振动的光。棱镜，仅在一个平面上振动的光。N ic o l p r is m普 通 光平 面 偏 振 光 产生偏振光的方法产

2、生偏振光的方法二、旋光物质和比旋光度二、旋光物质和比旋光度 光源光源 起偏镜起偏镜 盛液管盛液管 检偏镜检偏镜 刻度盘刻度盘1.1.旋光仪的工作原理旋光仪的工作原理2.2.旋光物质和比旋光度旋光物质和比旋光度（1 1）旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力。旋光性：使偏振光偏振面旋转的能力。（2 2）旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度，用旋光度：使偏振光偏振面旋转的角度，用 表示。表示。（3 3）旋光方向：右旋旋光方向：右旋（+）、左旋、左旋（-）（4 4）比旋光度：比旋光度：在一定温度和波长（通常为钠光灯，波在一定温度和波长（通常为钠光灯，波长为长为589 nm589 nm）条件下，样品管长度为）条

3、件下，样品管长度为1dm1dm，样品浓度为，样品浓度为1g/ml1g/ml时测得的旋光度，是一物理常数。时测得的旋光度，是一物理常数。l100TDD-钠光源，波长为钠光源，波长为589nm；T-测定温度，单位为测定温度，单位为；-实测的旋光度；实测的旋光度；l-样品池的长度，单位为样品池的长度，单位为10cm；-为样品的浓度，单位为为样品的浓度，单位为g100ml-1（水）5.5220D例例:葡萄糖水溶液葡萄糖水溶液思考题：如何确定一个活性物质是思考题：如何确定一个活性物质是+60+60o o的右旋体还是的右旋体还是-300-300o o的左旋体？的左旋体？练习：练习：P62 问题4.1（1）

4、对称面：通过一个平面把分子分成互为镜像的两半。）对称面：通过一个平面把分子分成互为镜像的两半。CHHCH3ClCHHClClCCHHHH对称面：对称面：1 2 3 7 例例（2）对称中心：分子中存在一点）对称中心：分子中存在一点i，从一个基团向，从一个基团向i引直线，引直线，延长至相同距离，遇到相同基团，则延长至相同距离，遇到相同基团，则i为分子的对称中心。为分子的对称中心。例例ClClClCli第二节第二节 手手 性性一、对称因素一、对称因素二、对映异构和手性二、对映异构和手性（1）手性分子：一个化合物分子与其镜像不能完全叠合，这种性质叫做）手性分子：一个化合物分子与其镜像不能完全叠合，这种

5、性质叫做手性，具有手性的分子叫做手性分子，手性分子一般具有旋光性。手性，具有手性的分子叫做手性分子，手性分子一般具有旋光性。（2）对映异构体：两种立体异构体互呈物体与镜像的关系，不能重合，）对映异构体：两种立体异构体互呈物体与镜像的关系，不能重合，互称对映异构体，简称对映体。互称对映异构体，简称对映体。aCcbd*手性手性C原子原子CHCO2HOHCH3*例例乳酸乳酸三、不对称碳原子：三、不对称碳原子：与四个互不相同的一价基团相连的碳原子叫做与四个互不相同的一价基团相连的碳原子叫做不对称碳原子，含有不对称碳原子是分子产生手性最普遍的原因。不对称碳原子，含有不对称碳原子是分子产生手性最普遍的原因

6、。Some chiral objects in our life含一个不对称碳原子的分子是手性分子，具有一对含一个不对称碳原子的分子是手性分子，具有一对对映体对映体。CCOOHCH3OHHCCOOHCH3HOHS-(+)-乳酸R-(-)-乳酸 D20=+3.8o(水水)D20=-3.8o(水水)一对对映体等量混合得到一对对映体等量混合得到外消旋体外消旋体。用（。用（）-表示。比如（表示。比如（）-乳酸乳酸。外消旋体没有旋光性，有固定熔点，且熔点范围窄。旋光性化合物在物理或化外消旋体没有旋光性，有固定熔点，且熔点范围窄。旋光性化合物在物理或化学因素作用下变成外消旋体，因而失去旋光性，这一过程叫外

7、消旋化。学因素作用下变成外消旋体，因而失去旋光性，这一过程叫外消旋化。第三节第三节 含一个不对称碳原子的化合物含一个不对称碳原子的化合物一、一、Fischer Fischer 投影式投影式 规定规定 投影时，与手性碳相连横向两个键朝前，竖向两个键向后，交投影时，与手性碳相连横向两个键朝前，竖向两个键向后，交叉点为手性碳。叉点为手性碳。CCOOH H ClCH3CCOOH Cl CH3HClCOOHHH3CSCOOHClCH3HSCCOOHH3CHOHCCOOHCH3HHOHOHCOOHCH3（前）（前）（后）（后）交叉点 手性碳（位于纸平面上）例例l 将投影式在纸平面上将投影式在纸平面上旋转旋

8、转90o,则则成它的对映体成它的对映体。H3CHCH2CH3COOH转 90o(在纸平面上)HOOCCH2CH3CH3H R Sl将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调,对调一次对调一次 （或奇数次）（或奇数次）则转变成它的对映体；对调二次则为原化合物。则转变成它的对映体；对调二次则为原化合物。将投影式在纸平面上旋将投影式在纸平面上旋转转180，为原化合物。，为原化合物。HOHCOOHCH3对调一次HOHCOOHCH3再对调一次HOHCH3COOH旋转180o在纸平面上HOHCOOHCH3R S R R二、对映体的命名二、对映体的命名1.1.次序规则次

9、序规则2.2.绝对构型绝对构型R R、S S的判定方法的判定方法（1）透视式的判断方法）透视式的判断方法比较比较4个基团大小顺序：个基团大小顺序：-OH-COOH-CH3H;将最小基团放在视线最远处将最小基团放在视线最远处;观察剩余观察剩余3个集团由大到小排列个集团由大到小排列,顺时针为顺时针为R型，逆时针为型，逆时针为S型。型。（2）费歇尔投影式费歇尔投影式的判断方法的判断方法a.若最小基团在竖键上，则其余若最小基团在竖键上，则其余3个基团由大到小排列，顺时针为个基团由大到小排列，顺时针为R型，逆时针为型，逆时针为S型。型。b.若最小基团在横键上，则顺时针为若最小基团在横键上，则顺时针为S

10、S构型，而逆时针为构型，而逆时针为R R构型。构型。R构型构型 H HO CH3 COOH H OH H3C COOHS构型构型 CH3 H HO COOHR构型构型 H OH CH3 COOHS构型构型（3）R,S-标记法是表示分子绝对构型的标记方法，与旋光方标记法是表示分子绝对构型的标记方法，与旋光方向无直接联系，向无直接联系，R型不一定是右旋，型不一定是右旋，S型不一定是左旋。型不一定是左旋。CHOHCH2OHOHR-(+)-甘油醛甘油醛CH2OHHCHOHOS-(-)-甘油醛甘油醛OHHCOOHCH3R-(-)-乳酸乳酸CH3COOHHHOS-(+)-乳酸乳酸OHHHOHCHOCHOC

11、H2OHCH2OHD,L-标记法是一种相标记法是一种相对构型表示方法，是对构型表示方法，是人为规定的。人为规定的。D-(+)-甘油醛甘油醛L-(-)-甘油醛甘油醛3.D,L3.D,L标记法标记法（1）旋光性，旋光角度大小相同，方向相反；）旋光性，旋光角度大小相同，方向相反；（2）非手性环境下，物理、化学性质完全相同；）非手性环境下，物理、化学性质完全相同；（3）手性环境下，性质不同。）手性环境下，性质不同。三、对映体的性质三、对映体的性质HOOC-CH-CH-COOHOH OH*酒石酸 HOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCO

12、OH内消旋体(meso)：对映体非对映体酒石酸的物理性质P74图4-2 第三节第三节 含两个不对称含两个不对称碳原子碳原子的开链化合物的开链化合物一、含两个相同不对称碳原子的化合物一、含两个相同不对称碳原子的化合物HOOC-CH-CH-COOH*OH ClC-2:-OH CHCOOH COOH HC-3:Cl COOH CHCOOH HClOHHOHClHCOOHCOOHCOOHHOHHClCOOHHOHHClCOOHCOOHHOHClHCOOHCOOH 2R3R 2S3S 2R3S 2S3R dl-dl-对映关系：对映关系：与与；与与 非对映关系：非对映关系：与与、与与、与与、与与二、含两个

13、不同不对称碳原子的化合物二、含两个不同不对称碳原子的化合物三羟基戊二酸有四种异构体：三羟基戊二酸有四种异构体：COOHHOHHOHCOOHHOHCOOHHOHHOHCOOHHOHCOOHHOHHOHCOOHHOHCOOHHOHHOHCOOHHOH(2R,4R)-(2S,4S)-(2R,4S)-(2R,4S)-(1)(2)(3)(4)RRRRSSSS其中其中C3是假手性碳原子是假手性碳原子（P77）三、假手性碳原子三、假手性碳原子四、含有三个不相同的不对称碳原子的化合物四、含有三个不相同的不对称碳原子的化合物 光活异构体数目光活异构体数目=2n;(n=不同手性碳原子数不同手性碳原子数)外消旋体数

14、目外消旋体数目=2n-1 一一.对称因素对称因素（1）对称面：通过一个平面把分子分成互为镜像的两半。）对称面：通过一个平面把分子分成互为镜像的两半。CHHCH3ClCHHClClCCHHHH对称面：对称面：1 2 3 7 例例（2）对称中心：分子中存在一点）对称中心：分子中存在一点i，从一个基团向，从一个基团向i引直线，引直线，延长至相同距离，遇到相同基团，则延长至相同距离，遇到相同基团，则i为分子的对称中心。为分子的对称中心。例例ClClClCli第四节第四节 环状化合物的立体异构环状化合物的立体异构二二.环己烷衍生物手性判断环己烷衍生物手性判断P80第四节第四节 环状化合物的立体异构环状化合物的立体异构一一.二酮吡嗪二酮吡嗪P79COOHCOOHHH*COOHCOOHCOOHHOOC*HHHH*内消旋体内消旋体mp:130反式反式(+)异构体异构体mp:175反式反式(-)异构体异构体mp:175 对映体对对映体对三三.环丙烷衍生物手性判断环丙烷衍生物手性判断P80CH2OHCOOHCH2OHCOOH*HHHH*反式异构体反式异构体对映体对对映体对CH2OHCOOHCH2OHHOOC*HHHH*顺式异构体顺式异构体对映体对对映体对非对映异构体非对映异构体非对映异构体非对映异构体含两个不同手性碳的环状化合物的异构含两个不同手性碳的环状化合物的异构