第八章 立体化学

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有机化学:第8章-立体化学

有机化学:第8章-立体化学

H
Cl 旋转 90。
Cl
Cl
HH
Cl
HH
Cl
Cl
H
23
H
-H
Cl
Cl
Cl
Cl
H
-
H
Cl HH
Cl
8.1 手性和对映体
有4重交替对称轴的分子
24
8.1 手性和对映体
❖ 对称性与手性的关系
❖非手性分子——凡具有对称面、对称中心或交替对称轴的 分子,都能与其镜像重合.
❖手性分子——既没有对称面,又没有对称中心,也没有交替 对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子.
❖7.1 多环芳烃分类 ❖7.2 联苯及其衍生物 ❖7.3 多苯代脂烃 ❖7.4 稠环芳烃-萘及其衍生物 ❖7.5 稠环芳烃-蒽及其衍生物 ❖7.6 稠环芳烃-菲及其衍生物 ❖7.7 稠环芳烃-其它稠环芳烃 ❖7.8 有机化合物与环境污染 ❖7.9 非苯芳烃
1
回顾
第8章 立体化学
❖8.1 手性和对称性 ❖8.2 旋光性和比旋光度 ❖8.3 分子的手性和手性碳原子 ❖8.4 构型的表示法、构型的确定和标记 ❖8.5 含手性碳原子化合物的旋光异构 ❖8.6 环状化合物的立体异购 ❖8.7 不含手性碳原子化合物的对映异构 ❖8.8 手性分子的获得
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 官能团异构(如:醚/醇) 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational
构象异构 conformational
顺反, Z、E异构 对映异构
H
H
H
H
H
H
HH
HH
HH

立体化学

立体化学

HH
重叠式:
H H
H
H H
能量高,不稳定 ( 因 非键张力大 ) ,一般 含0.5%
交叉式:
H H H
H H
非键张力小,能量低, ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定。一般含99.5%
注意:
室温下不能将乙烷的两种构象分离,因单键旋转能 垒很低(~12.6KJ/mol)
以能量为纵坐标,以单键的旋转角度为横坐标作图, 乙烷的能量变换曲线如下:
乙烷的交叉式构象
H H
H
C
C
H H H H
H
H H
H H
H H
H H
H
H
H H
楔形式
锯架式
纽曼式
乙烷的重叠式构象
能 量 最 高 的 最 不 稳 定 构 象
乙烷的重叠式构象
H H
H HH H H H
C H H
C
H H H H
HH H
H
H H
楔形式
锯架式
纽曼式
介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
第二章 2.4.3 环己烷的构象
饱和烃:烷烃和环烷烃
椅型 稳定
船型 不稳定
两种构象通过C-C单键的旋转,可相互转变;
室温下,环己烷主要在椅型构象存在(99.9% 以上)。 为什么椅型构象稳定?
Conformational Energy
直立键和平伏键 Axial and Equatorial Positions
H H H H
5 其它碳环的构象
主要是环丙烷和环丁烷(小环)、环戊 烷和环庚烷(普通环)的构象。 小环的特点是角张力和扭转张力很大; 普通环的张力较小(如环己烷),构象多受 扭转因素的影响;在中环(环辛烷到环十一 烷)中,取代基之间的跨环范德华相互作用 对构象有重要影响。

第八章立体化学

第八章立体化学

i
OH ②对称中心 H
. H
H
OH
CH3 H
08-2 水、氨对称轴
C2 H
O
C3 H H N
③对称轴
CH3
H H 旋转360/n度,分子相同
分子有对映异构的条件——既无对称面,也无对称中心
分子是否含有手性C*是最常用的判定标准。
4、手性碳和对映异构体之间什么关系? 08-3 若含一个C*, 一个手性碳 只有两种空间排列方式。 只有两种结构式, 任换两个基团,变成对映体; 一对对映异构体。 换三个基团,仍是自身。 左旋体和右旋体。两者的等量混合物,称为外消旋体。 5、对映异构体怎么命名? ——R/S命名法(系统) bCOOH COOH ①按次序规则由大到小排列四 m.p. []25 D 个基团a>b>c>d ( – )乳酸 53℃ -2.60 a C C OH I>Br>Cl>F>O>N>C>H HO c H H CH3 CH3 (+)乳酸 53℃ +2.60 (R)-乳酸 (S)-乳酸 ②把最小基团d放在远处, 看 a a (±)乳酸 18℃ —— a→b→c的顺序。顺时针,R; R S C C c 逆时针,S。——方向盘定则 左右旋表示旋光方向, d c d 不是命名。 b b
检偏镜 [ ] +900

C l
l—dm C—g· -1 mL
例如:右旋乳酸 []25=+2.60(水) D
②物质的旋光度,需要通过改变浓 度或者改变盛液管长度的方式测定 左旋?右旋? 两次,才能确定。
3、什么样的结构会产生对映异构体? 对映异构是由 于分子的不对 称结构引起的
①对称面

因为用平面书写方式表达 立体结构,所以使用菲舍 尔投影式的原则是——

有机化学 第八章 立体化学

有机化学  第八章  立体化学

C2H5 Cl Cl
19
H
CH3 H Cl Cl H C2H5 Cl H
CH3 H Cl C2H5 Cl Cl
CH3 H H C 2H 5 H H
CH3 Cl Cl C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 H Cl Cl H C2H5
CH3 Cl H Cl H C2 H5
20
注意: 注意
D,L是相对构型,与假定的 、 甘油醛相关联而确定的构型 甘油醛相关联而确定的构型。 D,L是相对构型,与假定的D、L甘油醛相关联而确定的构型。R,S 是相对构型 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型( 、 ) 是绝对构型,能真实代表某一光活性化合物的构型(R、S) 。 两种标记法的依据: 两种标记法的依据:R/S法依据与*C相连的四个原子或基团 法依据与* 的大小顺序; 法依据与D 甘油醛的构型是否相同。 的大小顺序;D/L法依据与D-甘油醛的构型是否相同。 无论是D,L还是R,S标记方法, D,L还是R,S标记方法 无论是D,L还是R,S标记方法,都不能通过其标记的构型来判 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质, 断旋光方向。因为旋光方向使化合物的固有性质,而对化合 物的构型标记只是人为的规定 人为的规定。 物的构型标记只是人为的规定。 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向, 目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向,还 是依靠测定。 是依靠测定。
锲形式
COOH H OH CH3
Fischer投影式 投影式
项:
(1)不能离开纸面翻转;可以沿纸面旋转 )不能离开纸面翻转;可以沿纸面旋转180°,但不能旋转 ° ° 但不能旋转90° 或270°。 ° (2) 基团交换次数可以为偶数次,不能为奇数次;亦可以一基团 基团交换次数可以为偶数次 不能为奇数次; 偶数次, 不动,另三基团顺或逆时针轮换(相当于交换两次)。 不动,另三基团顺或逆时针轮换(相当于交换两次)。

【有机化学讲义】第八章 立体化学

【有机化学讲义】第八章 立体化学

山东理工大学教案第次课教学课型:理论课□ 实验课□ 习题课□实践课□ 技能课□ 其它□主要教学内容(注明:* 重点 # 难点 ):第八章 立体化学§8-1 手性和对映体*§8-2 旋光性和比旋光度*§8-2 含一个手性碳原子的化合物的对映异构*§8-4 构性表示法确定和标记*§8-5 含多个手法碳原子化合物的立体异构#§8-6 外消旋体的拆分(自学)§8-7 手性合成§8-8 环状化合物的立体异构教学目的要求:1.掌握偏振光、旋光性、比旋光度。

2.掌握手性、对映性、非对映性,内消旋体、外消旋体和不对称性等概念。

3.掌握fischer投影的规则和使用,以及fischer投影式和Newman式,楔形式的转换。

4.掌握含有一个和二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法。

5.理解对称元素和对称操作,识别指定结构的对称元素。

6.理解对映异构体理化性质差异及外消旋体的化学拆分原理。

7.了解构型的D、L标记法及手性在自然界的意义。

8.了解手性合成、环状化合物的立体异构。

9.能运用立体化学知识解释烯烃亲电加成反应历程。

教学方法和教学手段:本课程以课堂讲授为主,结合必要的课堂讨论。

教学手段以板书和多媒体相结合。

讨论、思考题、作业:教材:1、①③⑤⑦;3;6、①②;9。

思考:7参考资料:1.邢其毅等,《基础有机化学》.高等教育出版社,19932.胡宏纹主编《有机化学》高等教育出版社19903.王积涛等《有机化学》 南开大学出版社 19934(美)莫里森、博伊德编《有机化学》(第二版),复旦大学化学系有机化学教研室译,科学出版社,1993年。

第八章立体化学对映异构现象的发现早在十九世纪就发现许多天然的有机化合物如樟脑、酒石酸等晶体有旋光性,而且即使溶解成溶液仍具有旋光性,这说明它们的旋光性不仅与晶体有关,而且与分子结构有关。

1848年巴斯德(L.Pasteur)在研究酒石酸钠铵的晶体时发现,没有旋光性的酒石酸钠铵在一定条件下结晶时可生成外形不同的两种晶体,它们之间的关系相当于右手和左手的关系,外形相似,但不能互相重叠。

第八章 立体化学对映异构

第八章 立体化学对映异构
l ??
? : 旋光度;c: 溶液浓度 (g/mL);ρ: 纯液体密度(g/mL) ;l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响,要注明所用溶剂。
例: 在20℃时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°,记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记: (1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为: a、b、c、d,并
将它们按次序规则排队。 (2)若a,b,c,d 四个基团的顺序是 a(较优基团)>b>c>d ,将该手
性碳原子在空间作如下安排:
? 把排在最后的基团 d放在离观察者 最远的位置,然后按 先后次序观察其他三个基团。 ? 即从最先的a开始看,经过b,再到c。 ? 若方向是 顺时针 的,则该手性碳原子的构型标记为 “R”;若为逆时针,则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合

第八章 旋光异构(立体化学)

第八章 旋光异构(立体化学)
16
•普通光是由各种波长的、在垂直于前进方向的各个平面内振 动的光波组成。 •偏振光:只在某一平面上振动的光,叫做“平面偏振光”, 简称“~”。
17
旋光活性和比旋光度 1. 旋光活性
•使偏振光振动平面旋转的物质,称为“旋光活性物 质”.它使偏振光振动平面旋转的角度称为“旋光 度”.(浓度、盛液管长度、温度、光波波长、溶剂


23
(2)Fischer投影式
乳酸的分子模型和投影式
Fischer投影式: 1.两个竖立的键 —向纸面背后伸去的键; 2.两个横在两边的键—向纸面前方伸出的键. 3.碳架竖向排列,编号小的放在上面。
24
思考:指出下列各组结构之间的关系 (对映体或相同化合物)
OH OH H COOH H CH3 COOH
1. 化学分离法
通过与旋光性拆分剂(从自然界生物体中获得)作用,生成 非对映异构体,利用其物理性质上的不同而将其分开(如分馏或 分步结晶),最后除去拆分剂得纯的单旋体。
(+)-酸-(-)-碱
+)-酸+(-)-碱 (_
结晶分离 (-)-酸-(-)-碱
(+)-酸-(-)-碱 (-)-酸-(-)-碱
HCl HCl
•手性碳原子的概念—与四个互不相同 的基团相连的碳
原子。
W C X Z Y
镜面
W Y Z C X
• 有且只有一个手性碳原子的分子一定是手性分子。
21
例:乳酸CH3CHOHCOOH
*
O
* CH 3 CH
C
OH
OH Lactic acid
乳酸
22
构型的表示法,构型的确定和构型的标记 构型的表示法 (1)锲形式——比较直观

有机化学第八章立体化学旋光异构

有机化学第八章立体化学旋光异构
t
g.ml-1的待测物质溶液置于1分米长的盛液管中,在t℃下测 得的旋光度数值。比旋光度是旋光物质的一项物理常数。因 为溶剂对比旋光度也有影响,所以,记录比旋光度时,所用 溶剂也要注明。 例如,在20 ℃时以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的 20 比旋光度为右旋52.5 。,应记为: D =+ 52.5 。(水)。 通过比旋光度的计算,还可初步判断被测物质的种类。 例:20 ℃时,某物质浓度为0.05 g.ml-1的水溶液在1分米长 的盛液管内, 以钠光灯为光源测得旋光度为左旋4.64。 。计 算它的比旋光度。 解:
这里,符号D、L表示构型,(+)、(-)表示在旋光仪中 所测得的旋光方向。
有了甘油醛这个标准以后,就可以通过构型关联的方法来 标记其它手性化合物的构型。凡是可以由D-甘油醛通过化学反 应得到的化合物,或者能够通过化学反应得到D-甘油醛,只要 手性碳原子直接相连的4个键不发生断裂,不管它真正的旋光方 向如何,都认为是D构型。同理,L构型的规定也是一样。如:
旋光度和比旋光度
偏振面被旋光物质所旋转的角度叫做旋光度,一般 用α表示。旋转的方向有右旋和左旋的区别,通常右旋用 “+”或“d”表示,左旋用“-”或“l”表示。 物质旋光度大小与溶液的浓度、盛液管的长度、温 度、光波的波长及溶剂的性质等因素有关。为了比较不 同物质的旋光性,化学家们规定了比旋光度:
例1:D-(-)-乳酸
OH> COOH> CH3>H 例2:L-(-)-甘油醛
D-(-)-乳酸为R构型
OH> CHO> CH2OH>H
L-(-)-甘油醛为S构型
例3:
Cl> C2H5> CH3>H 例4:
命名:(S)-2-氯丁烷

第八章 立体化学

第八章 立体化学

分析有旋光性的乳酸和没有旋光性的丙酸在结构上的差别:
H C H3 C H CO O H C H3 H * C OH CO O H
丙酸 初步结论:
乳酸
乳酸所以具有旋光性,可能是因为分子中有一个C*原子。
为什么有C*原子就可能具有旋光性?这是因为:
(1)一个C*就有两种不同的构型:
COOH COOH
分子中的对称面的示意图 (II)
(2)对称中心
若分子中有一点P,通过P点画任何直线,如果在 离点P等距离直线两端有相同的原子或基团,则点P 称为分子的对称中心。例如:
H H3C H H H H H C H3
有对称中心的分子是非手性分子。
例如: 反–1,3–二氟–反–2,4–二氯环丁烷
分子中的对称中心的示意图
左旋体与右旋体,旋光度相同、旋光方向相反。
对映体之间的异同点 (1)物理性质和化学性质一般都相同,比旋光度的数 值相等,仅旋光方向相反。 (2)在手性环境条件下,对映体会表现出某些不同的 性质,如反应速度有差异,生理作用的不同等。
等量的左旋体和右旋体的混合物称为外消旋体,一般用 (±)来表示。
( + ) CH3CHCOOH OH ( ) CH3CHCOOH OH ( + ) CH3CHCOOH OH
那么,偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜 (检偏镜) 取 决于两个棱镜的晶轴是否平行,平行则可透过;否则不能 通过。 如果在两个棱镜之间放一个盛液管,里面装入两种 不同的物质:

α 丙 酸
暗 亮
乳酸
能使偏振面旋转 一定的角度
能使偏振光振动面旋转的性质, 叫做旋光性
旋光性物质使偏振面旋转的角度,称为旋光度,“α”表示。
在20℃时用钠光作光源,在5%的乙醇中其比旋光度为

有机化学ppt课件第八章立体化学

有机化学ppt课件第八章立体化学

05
立体选择性合成策略与方 法
不对称合成策略简介
不对称合成定义
利用非手性原料合成具有特定构型手性化合物的 方法。
不对称合成意义
获得单一手性化合物,避免消旋体的产生,提高 药物疗效和降低副作用。
不对称合成策略
手性源合成法、手性辅剂诱导合成法、动力学拆 分和热力学拆分方法等。
手性源合成法
手性源概念
农业科学
立体化学在农业科学中也有潜在 的应用价值,例如通过研究农药 和化肥的立体结构来提高其效果 和降低对环境的负面影响。
THANKS
感谢观看
构型对化合物性质的影响
不同构型的碳原子在化合物中具有不 同的化学和物理性质,如旋光性、反 应活性等。
Fisher
Fisher投影式是一种表示有机化合物立体结构的方法,通过横线
和竖线表示碳原子的键合关系。
Fisher投影式的书写规则
02
在Fisher投影式中,横线代表伸向纸面前方的键,竖线代表伸向
具有手性的起始原料, 可提供手性中心。
手性源合成法原理
以手性源为原料,通过 保留或转化其手性中心 ,合成目标手性化合物 。
手性源合成法应用
天然产物全合成、药物 合成等。
手性辅剂诱导合成法
01
手性辅剂概念
在反应中能与底物形成非对映异构体,从而控制反应立体选择性的添加
剂。
02
手性辅剂诱导合成法原理
手性辅剂与底物形成非对映异构体,利用非对映异构体之间的性质差异
判断手性碳原子构 型
根据旋光度的正负及大小,结合其他信息判断手性碳原子 的构型。
注意事项
旋光法只能判断化合物是否具有旋光性,不能确定其绝对 构型。
X射线衍射法确定绝对构型

大学有机化学第八章 立体化学

大学有机化学第八章 立体化学
ohhochohcoohohcoohcoohhoch85含有多个手性碳原子化合物的立体异构有机化合物旋光异构体的数目随其分子中手性碳原子数目的增加而增加若分子内含有一个手性碳原子则其旋光异构体的数目为2若有二个手性碳原子则其旋光异构体数目最多可能为4若含有n个手性碳则其旋光异构体数目最多可能为2对于含有二个或二个以上手性碳原子的化合物其手性碳可能相同也可能不同下面以含有二个手性碳原子旋光异构为例来讨论
l --- 样品池的长度,单位为dm;
c --- 为样品的浓度,单位为g•ml-1。
8.3
含一个手性碳原子的化合物的对映异构
8.3.1手性碳原子(不对称碳原子)
— 与四个不相同的原子或基团相连
的碳原子为不对称碳或手性碳原子或
手性中心,在结构式中用﹡标出。
8.3.2 含一个手性碳原子的化合物的对映异构 例如乳酸:
COOH C HO H3C H
H
COOH C OH CH3
用透视式书写旋光异构体比较直观,原子或原子团在 空间的排列易观察,但对于结构复杂的分子透视式几
乎无法表示。
(2)、费歇尔(Fischer)投影式表示法 1891年Fischer提出了以他姓氏为名称的投影结构 式书写方法。这种投影式是按照碳的四面体结构, 按规定的原则将分子结构投影到平面上,用所得到 的平面投影式来表示分子的立体结构。
S
a HO
b COOH H c CH3
若最小基团在横键:
a→b→c顺时针-S; (逆时针-R)
R
a HO
b COOH
若最小基团在竖键: a→b→c顺时针-R; (逆时针-S)
CH3 c
H
标记下列旋光异构体的构型:
CH3 Cl H

大学有机化学第八章立体化学(对映异构)

大学有机化学第八章立体化学(对映异构)

3. 楔型式转化为 Fischer 投影式
方法:将纸面上竖直向上的基团和伸向纸面后方的 基团写在 Fischer 投影式的竖线上,上下关系不变;
其余两个基团写在横线上,左右关系不变。
COOH C OH
H3C
COOH
H H 3C
OH
H
COOH C OH
HO
COOH C
H H 3C
H CH3
COOH
COOH COOH
COOH H HO C CH 3
H OH CH3 CH3 OH H
COOH C H3C H OH
-
(2) 二者的关系:互为镜像(实物与镜像关系,或者 说左、右手关系)。二者无论如何也不能完全重叠。
与镜像不能重叠的分子,称为手性分子
对映异构体
分子的构造相同,但构型不同;形成实物与镜象、相 似而不能重合的两种分子,称为对映异构体(对映体) 对映体:成对存在,旋光能力相同,但旋光方向相反 二者能量相同(分子中任何两原子的距离相同)
H Cl H H Cl
Cl H H Cl Cl H H Cl
360° /4
Cl H
Cl
相同
S4
判断分子是否手性的依据:
※ 凡具有对称面、对称中心的分子,都是非手性分子。 ※ 有无对称轴,对分子是否有手性无决定作用。 一般:※ 当分子中只有一个C* ,分子一定有手性。 ※ 当分子中有多个手性中心时,要借助对称因素。无对称 面,又无对称中心的分子,必是手性分子。

实验事实:
CH3 CH COOH
OH α 羟基丙酸 ( 乳酸 ) 来 源 旋光性 。 + 3.82 。 3.82 。 0
从肌肉中得到的肌肉乳酸 葡萄糖发酵得到的乳酸 酸牛奶中得到的乳酸

有机化学第八章立体化学PPT课件

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配体设计
手性催化剂的配体设计是关键, 通过选择合适的配体,可以实现
对反应的立体选择性控制。
反应机理
手性催化剂的选择性合成通常涉 及特定的反应机理,如协同反应 或逐步反应,这些机理决定了催
化剂对立体异构体的选择性。
手性拆分技术
手性拆分技术
手性拆分技术是利用化学或物理方法将外消旋混合物分离成各自 的立体异构体的过程。
非对映异构体的性质
非对映异构体的物理性质通常不同,如沸点、熔点和折射率等。它 们的旋光性和比旋光度也可能不同,但通常比对映异构体的差异更 小。
非对映异构体的合成
非对映异构体的合成是有机化学中的重要研究内容,需要采用特定的 合成策略和技巧来制备。
顺反异构体
顺反异构体定义
顺反异构体是指由于双键的存在导致取代基在空间中不能处于同一侧的分子。这种排列方 式使得分子具有不同的物理性质和化学反应特性。
越来越多的手性药物被发现和开发。
手性药物的发展阶段
02
手性药物的研发经历了三个阶段,包括手性源药物、手性拆分
药物和手性合成药物。
手性药物的现状与未来
03
目前,手性药物已经成为药物研发的重要组成部分,未来随着
手性技术的不断进步,将会有更多的手性药物问世。
手性药物的药理作用
手性药物的药效
手性药物的药效与其手性构型密切相关,不同构型的手性药物可 能具有不同的药理作用。
手性药物的作用机制
手性药物的作用机制涉及多个方面,包括与靶点的选择性结合、影 响细胞信号转导等。
手性药物的疗效与副作用
手性药物在临床应用中具有疗效高、副作用小的优势,但也存在一 定的个体差异和不良反应。
手性药物的合成与制备
手性药物的合成方法

第八章 立体化学

第八章 立体化学

CH3 HO ● b.投影式轮换规则: C 2H 5 H
对映体
二基对换
C2 H5 HO CH3
平面旋转180
H
o
CH3 OH C2 H5
一基不动, 三基依次轮换
HO
CH3 C2 H5
H
H
同一化合物
H C 2H 5
平面旋转90o
同一化合物
CH3 OH
对映体
● ④ 各种立体构型式之间的转换
COOH H CH3
CH3 H OH CH3
H
(2S , 3R )
(2R , 3S )
( 2S , 3S )
(2R , 3R )
内消旋体
mesomer
对映体
分子内有对称面 纯物质 无旋光性
非对映体
例:酒石酸(2,3-二羟基丁二酸)的物理性质
酒石酸 mp/oC
170 170 206 140
[]25D
+12 -12 0 0
旋光方向相反 物性、化性一般相同
不同物质, 可分离
对映异构研究的重要意义:
与生命活动密切相关
“锁钥关系”
镶嵌诱导
O
H N
O O
O
H N
O O
N H
O
N H
O
镇静剂 (+)-thalidomide
强畸胎剂 (-)-thalidomide
Thalidomide ( 反应停)
Thalidomide致畸病例
1、手性分子和手性碳原子
H CH3 C* CH2CH3 Cl CH3 H C* COOH OH
手性碳原子:与四个不同原子或基团相连 有一个手性碳原子的分子具有手性, 有对映异构体,有旋光性。

有机化学第八章 立体化学(stereochemistry)

有机化学第八章   立体化学(stereochemistry)

外消旋体可分离成左旋体与右旋体。
8.4 构型的表示、构型的确定、构型的标记
构型的表示
菲舍尔投影式
H H3C CH2CH3 COOH CH3CH2 H COOH CH3 COOH H CH2CH3 CH3 CH3 H COOH CH2CH3
楔形式
CH3 C HO H CH2CH3 HO CH3 C CH2CH3 H HO CH2CH3 C H CH3
COOH H OH H OH COOH COOH HO H HO H COOH




内消旋体(meso):分子内部形成对映两半的化合物。(有平面
对称因数)。 具有两个手性中心的内消旋结构一定是(RS)构型。
COOH H OH H OH
内消旋体无旋光性 (两个相同取代、构型相 反的手性碳原子,处于同一分子中,旋光性
光波振动方向与光束前进方向关系示意图
普通光
平面偏振光
平面偏振光: 通过Nicol棱镜,仅在 一个平面上振动的光。
Nicol prism
普通光
2. 旋光仪、旋光度、比旋光度
a
目镜 单色光源 起偏镜 盛液管 检偏镜
a
旋光性:使偏振光偏振面旋转的能力。
旋光度:使偏振光偏振面旋转的角度。用表示。 旋光方向:右旋(+)、d- ; 左旋(-)、l如何确定一个活性物质是+60o的右旋体还是-300o的左旋体 比旋光度 [] = C(g/ml) l(dm)
COOH C H Cl CH3
H3 C COOH
S
COOH C Cl CH3 H
H
COOH
S
Cl
CH3
H
Cl
动画演示

《有机化学》(徐寿昌)第08章 立体化学

《有机化学》(徐寿昌)第08章 立体化学
若分子中有n个手性碳,那么该分子最多可能存 在的异构体的数目为2n个,对映异构体为2n-1个。
24
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
D-(+)-阿洛糖 D-(+)-Allose
CHO
H
OH
H
OH
HO
H
H
OH
CH2OH
D-(–)-古罗糖 D-(–)-Gulose
己醛糖的八个D-异构体
CHO
HO
有机化合物的异构分类
骨架异构(链异构)
构造异构 位置异构 (结构异构) 官能团异构
互变异构 构象异构
顺反异构(几何异构) 立体异构
构型异构 对映异构(光学异构) 非对映异构
1
物体的手性
手性
一个物体的 实物和镜像 不能重合的性质
2
氯甲烷的手性
氯甲烷分子没有手性 (CH3X型化合物 )
3
氯乙烷的手性
38
[ ]
:旋光度(°) l: 测量管的长度(dm)
l c c:溶液的浓度(g/mL)
11
乳酸的比旋光度 光学异构体
对映异构体的比旋光度一定大小相等方向相反
12
一些有机物的比旋光度
Camphor 樟脑 Morphine 吗啡 Sucrose 蔗糖
Cholesterol 胆固醇 Penicillin 青霉素 Glutamate 谷氨酸盐
H
COOH
内消旋体 26
外消旋体
27
酒石酸立体异构体的性质
不能用简单的方法分离对映异构体
28
外消旋体的拆分-机械拆分法
Optical isomers

有机化学第八章立体化学

有机化学第八章立体化学




6.理解内消旋体和外消旋混合物的区别。
7.掌握异构体的分类。 8.运用立体化学知识解释烯烃亲电加成反应历程。
2019/2/16
4
本章教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 物质的旋光性 化合物的旋光性与其结构的关系 对映异构体的构型 含手性碳原子化合物 的对映异构 手性物的制备与外消旋体的拆分 异构体的分类 立体化学在研究反应历程中的应用
21
第二节 化合物的旋光性与其结构的关系
一、镜像、手性及对映异构 二、手性与结构的关系 三、对称元素与手性的关系 四、对映异构体与非对映异构体 自然界中,有的物质有旋光性,有的没有旋光性。 怎样从一个化合物的结构判断其是否具有旋光性呢?
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22
一、 镜像、手性及对映体
如果将物体放在平面镜前,使之成像,并设想把物 体的“像”从镜中取出,有的物体比如均匀的木棒、皮 球或铁钉可与其镜像完全重合;而有的物体如蜗牛壳、 剪刀或螺丝钉与其镜像不能重合,这正如人的左右手一 样:左手和右手互为实物与镜像关系又不能完全重叠。
经实验测定:
右旋圆偏光对右旋乳酸的折射率为1.10011。 左旋圆偏光对右旋乳酸的折射率为1.10017。
折射率的不同说明两个前进圆偏光成分,经过手性分子时所遇 到的阻力不相等,速度减慢的程度也就不一样。这就导致合成光振 动平面不能再维持在原来的方向上,而产生一定的偏转,从而表现 出旋光性,如图(b)。
8
2019/2/16
2.旋光物质
把两个尼科尔棱晶平行放置,使普通的光射在第一 个棱晶上,透出来的光就变成偏光,因为第二个棱晶与 第一个互相争行,所以偏光能完全通过第二个棱晶。
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R
H
H R
R
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有机化学习题
第八章 立体化学
H
6.
H OH H
3
H
OH
1
OH CH2OH
CHO OH
CHO
4
CH2OH
HO H
CH CHO OH CH2OH HO
H CH2OH CHOH CHO C -2 (S) HO H
解:√表示有; ×表示没有手性
四、 下列各组化合物那些是相同的, 那些是对映体, 那些是非对映体?
1.
CH3 H H H Br OH H H CH3 R OH H Br Br CH3 H
CH3 H CH3 H H H
CH3
S
CH3 H
R
对映体
Br Br CH3 H H H
CH3
2.
CH3 Br
OH H H Br CHBr2 R HO H CH3 Br CH3
相同化合物
Br2CH
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有机化学习题
第八章 立体化学
3.
CH3 CH3
CH3 CH3 Br C2H5 CH3 H Br CH C2H5 CH3 H S Br Br H
不同化合物, 非对映 体
4.
1.
CH3 CH=CH CH OH CH3 C=C H H H OH C=C CH3 H H OH
CH3
四种立体异构,两对对映体
OH CH3 CH3 H H C=C
CH3 H
H
OH CH3 CH3 H H C=C
H CH3
2.
CH3 CH3
有三种立体异构,其中两种为 对映异构体
CH3
CH3
CH3
H
H
CH2CH3
八种
CH3
CH3 H H Cl Cl Cl H
CH3 H H
CH3 Cl H
CH3 Cl Cl
CH3 H
Cl Cl Cl
H H H
Cl Cl Cl Cl Cl CH2CH3 Cl CH
H H
Cl Cl H Cl H H Cl H Cl Cl Cl H H H Cl Cl H H Cl CH CH 2 3 CH2CH3 CH2CH3 CH2CH3 CH2CH3 CH2CH3
C
C
O D
作业:176 页:1.4.6.7.8.9
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A: CH 3CH 2CHCH=CH 2 OH B: CH 3CH 2CHCH 2CH 3 OH
十、开链化合物(A)和(B)的分子式都是 C7H14,它们具有旋光性,且旋光方向 相同,分别催化加氢都得到(C),(C)也有旋光性,是推测(A),(B),(C)的结 构。 解: (A),(B),(C)的结构如下:
五.胆甾醇的结构式如下:
用*表示手性碳,解如下:
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有机化学习题
第八章 立体化学
* * * HO HO * *
* *
六、写出下列化合物的菲舍尔投影式,并对每个手性碳原子的构型标 以(R)或(S) 。
OH HOCH2 H CH2NH2 H H
CH2OH OH OH CH2OH
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第八章 立体化学
5,(S)-2-溴代乙苯
6, (R)-甲基仲丁基醚
Br C6H5 H CH3 CH3
OCH3 C2H5 H
Br C2H5 Br H S
H H
Br H
CH3 Br
C2H5 S CHBr Br CH CH3 C2H5
H
S CH3
CHBrCH3 C2H5
Br
是相同化合物。
5.
Cl
Cl Cl R S Cl
是对映体
6.
CH3 H Br C
S C
Br H CH3
R
和(2R,3S)-2,3-二溴丁烷是相同 化合物。为内消旋体。
十一、某旋光性化合物(A) ,和溴化氢作用,得到两种分子式为 C7H12Br2 的异 构体(B),(C)。 (B)有旋光性,而(C)无旋光性。 (B)和一分子叔丁醇钾作 用得到(A) 。 (C)和一分子叔丁醇钾作用,则得到的是没有旋光性的混合物。 (A)和一分子叔丁醇钾作用,得到分子式为 C7H10 的( D ) 。 ( D ) 经臭氧化 再 在锌纷存在下水解得到两分子甲醛和一分子 1,3-环戊二酮。试写出 (A),(B),(C),(D)的立体结构式及各步反应式。 解:(A),(B),(C),(D)的立体结构式及各步反应式如下
没有
CH3
CH
Cl
6.
CH3CH(OH)CH(OH)COOH CH3 CH3 OH OH H H COOH OH H
四种
CH3 H H
CH3 OH H
7.
H H BrCH2CH2CH O
OH OH COOH
OH OH COOH
COOH
β-溴丙醛,没有
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三种
2.
OH CH CH3
1.
四种
CH3 CH3 Cl Cl CH3
CH3 H H H H
H H
Cl Cl H
CH3 Cl OH CH3
CH CH3
CH3 CH3 Cl Cl H H Cl H OH OH CH3 H CH3
OH CH3
3.
CH3
两种
CH(CH3)2
4.
CH3 CH Cl CH3
CH Cl
CH3 H H
CH3 Cl H C2H5
CH3 CH3 C2H5
其中(1)存在一对对应体, (2)存在两对对映体,总计有六种异构体。其中用 同一种颜色表示的为对映体,不同颜色之间为非对映体(指化合物(2) ) 。 九、某醇 C5H10O(A)具有旋光性,催化加氢后生成的醇 C5H12O(B)没有旋光性, 试写出(A),(B)的结构式。 解:结构式如下:
1.
C2H5 Br C H Br Cl C2H5 H Cl
2.
H Cl C F Cl Br F Br H
(S)
3.
(S) Br
4.
C2H5 C D Br C(CH3)2 H D (S) C2H5 C
CH3 C H CH3 C6H5 H
NH2
H
CH3 CH3
NH2
(R)
5.
CH3 Cl Cl R CH3
CH 3 Br D: CH 2 Br CH 3 Br C: CH 3 Br O
A:
O
C
C
B:
CH 3 CH 3 Br
Br
CH 3
Br
+
CH 3
+
Br
Br
HBr CH 3 Br
CH 2 CH 3 Br
+
CH 3
CH 3
KOC(CH
3)3
CH 2
CH 2
CH 2 O3 Zn, H 2 O
2
O HCHO
+
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第八章 立体化学
8.3,4-庚二烯,两种 (对映体)
CH3CH2 C=C=C H
H CH2CH3
H C=C=C CH3CH2
CH2CH3 H
9.1,3-二甲基环戊烷,三种
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
H
H
H
CH3
CH3
H
二、写出下列化合物所有立体异构。指出其中那些是对映体,那些是 非对映体。 解:颜色相同的是对映体,不同的为非对映体。
CH3
H
H
H
CH3
CH3
H
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第八章 立体化学
3.
Cl Cl
对这个题的答案有争议,大多数认为没有立体异构, 但是如果考虑环己烷衍生物的构象为椅式, 应该有两 对对映体。
三、下列化合物那些是手性的?
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第八章 立体化学
A:
H CH3CH2CCH2CH=CH2 CH3 B: CH3CH2CHCH=CHCH3 CH3 C: CH3CH2CHCH2CH2CH3 CH3
or or
H CH2=CHCCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH2=CHCHCHCH3 CH3
1 CHO 2 3
H OH
4
CH2OH
C -3 (R)
七、用适当的立体式表示下列化合物的结构,并指出其中那些是内消旋体? 解:全部使用菲舍尔投影式,根据 R,S 构型之间仅仅相差任意两个基团或原子 位置不同,只要任意两个基团或原子交换一次位置,就可以互变一次构型,解题 时,任意写出分子的菲舍尔投影式,先进行构型判断,如果不对,就交换两个原 子或基团位置一次。
1. (R)-2-戊醇 2, (2R,3R,4S)-4-氯-2,3-二溴己烷
OH CH3CH2CH2CHCH3 CH3 HO C3H7
3,(S)-CH2OH-CHOH-CH2NH2
Br CH3CHCHCHCH2CH3 Br Cl Br H Cl
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