第八章、立体化学
合集下载
8 立体化学
CH3 * * C 2H 5
35
OH OH
C2 H 5 * OH
2. 对映异构体构型的命名
（1） D、L命名法
CHO H OH CH2OH D-(+)-甘油醛 HO CHO
D、L与 “+、-” CH2OH 没有必然的联系
H
L-(-)-甘油醛
规定：羟基在右边为右旋，称D型，羟基在左边为 左旋，为L型。
镜像不能重叠，称对映异构现象。
对映异构体（enantiomers）：一个化合物的分
子与其镜像不能相互重合，称这两个分子为对映异构体。
13
手性：一个物体若自身与其镜像不能重叠。 手性分子(chiral molecules)： 不能与自身镜像重合的分子。 非手性分子(achiral molecules) ： 能够与自身镜像重合的分子。 手性分子是不对称分子；非手性分子 是对称分子。
CH3 HO C H
OH >
CH2CH3 >
CH3 > H
• 从次序最小的基团背后看上去
CH3 H OH Et
HO CH3 CH3 HO H CH2CH3
CH2CH3
(–)–2–丁醇
食指
H Et
中指 (R)–2–丁醇 拇指
38
• 其它三个基团由大到小为顺时针方向时 为R型；反时针时为S型
CH3 CH3CH2 OH
26
手性分子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳
原子。
有左旋和右旋两种异构体，如何表示？
1.构型的表示法：
用分子模型可清楚
地表示出手性碳原
子的构型，但不方便。
27
（1）透视式
将手性碳表示在纸面上，用实线表示纸面上的键，用虚
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
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
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
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）。
立体化学
８.２对映体的物理性质—光学活性
旋光性：物质能使偏光平面发生旋转的性质叫物质的
旋光性。
具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。 能使平面偏振光振动平面向右旋转称为右旋体。用 （+）表示右旋； 能使平面偏振光振动平面向左旋转称为左旋体。用 （-）表示左旋。 2、旋光仪 用于测定物质旋光度的仪器
普通光通过尼可尔棱镜后得到的只在一个平面上振 动的光叫平面偏振光，简称偏光。 能使平面偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋 光性。
８.２对映体的物理性质—光学活性
二、旋光性与比旋光度
1、旋光性 旋光物质使平面偏振光振动平面旋转的角度称为旋光 度，通常用α表示。
(1)水等不旋光物质
(2)乳酸等旋光物质
§8.1 对映异构体和手性分子
反 -1,2- 二氯环丙烷分子中有二重对称轴，但没有对称 面和对称中心，它和镜象不能重叠，互为对映异构。
H
H
H H
H
H
Cl H Cl
H
Cl H
Cl H
H
H Cl
Cl
有无对称轴不能作为判断分子有无手性的标准。
§8.1 对映异构体和手性分子
4、更替对称轴(或旋转反射轴)
两个对映体的总摩尔数
100%
对映体过量可以从比旋光度计算：
观察的比旋光度
e.e%=
一种纯对映体的比旋光度
X %
8.３含一个手性碳原子化合物的对映异构
1、定义：两种立体异构体在空间有两种不同的排列方 式互呈物体和镜象的对映关系，互称对映异构体，简称为 对映体 。
例如Cwxyz
8.３含一个手性碳原子化合物的对映异构
2、性质 （1） 外消旋体没有旋光性。
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
? : 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)
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
•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Chapter8(立体化学)
—— 设 想 分 子 中 有 一 条 直 线 , 当 分 子 以 此 直 线 为 轴 旋 转 360º /n 后 , 再用一个与此直线垂直的平面进行反映 ( 即作出 镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全相同,这条直线就 是交替对称轴. 4
(Ⅰ) 旋转90º 后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ) 有4重交替对称轴的分子
相同，但在空间的排列方式不同。
构象异构 顺反异构
CH3 H C C CH3 H
CH3 H C C H CH3
C异构：本章学习
8.1 手性和对映体 生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
左右手互为镜象
桂林风情
镜象与手性Chirality的概念
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位臵异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational 对映非对映异构 构象异构 conformational
顺反，Z、E异构
[α]λ =
t
α ρ l· B
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。 若所测的旋光物质为纯液体，只要把ρB换成液体的密
度ρ即可。
比旋光度只决定于物质的结构。
各种化合物的比旋光度是它们各自特有的物理常数.
乳酸
CH3CHCOOH OH
*
右旋体
α ° [ ] 20 D = + 3.8
α ° ] 20 左旋体 [ D = － 3.8
构造异构，分子中原子互相联接的方式和次序
不同而产生的异构现象。
(Ⅰ) 旋转90º 后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ) 有4重交替对称轴的分子
相同，但在空间的排列方式不同。
构象异构 顺反异构
CH3 H C C CH3 H
CH3 H C C H CH3
C异构：本章学习
8.1 手性和对映体 生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
左右手互为镜象
桂林风情
镜象与手性Chirality的概念
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 构造异构 官能团异构(如:醚/醇) constitutional 位臵异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
构型异构 configurational 对映非对映异构 构象异构 conformational
顺反，Z、E异构
[α]λ =
t
α ρ l· B
式中t表示温度，λ表示所用光的波长。 若所测的旋光物质为纯液体，只要把ρB换成液体的密
度ρ即可。
比旋光度只决定于物质的结构。
各种化合物的比旋光度是它们各自特有的物理常数.
乳酸
CH3CHCOOH OH
*
右旋体
α ° [ ] 20 D = + 3.8
α ° ] 20 左旋体 [ D = － 3.8
构造异构，分子中原子互相联接的方式和次序
不同而产生的异构现象。
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
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
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
CH-8 立体化学详解
(1) 对称轴(旋转轴)
设想分子中有一条直线, 当分子以此直线为轴旋 转360º /n后,(n=正整数), 得到的分子与原来的分 子相同 , 这条直线就是 n 重对称轴.
有2重对称轴的分子 (2-丁烯)
第八章 立体化学
8/64
2018/11/17
பைடு நூலகம்
(2) 对称面(镜面)
设想分子中有一平面,它可以把分子分成互为镜象 的两半,这个平面就是对称面.如:
有机化合物结构的概念与分类 1.立体化学的基本概念 立体化学：研究有机化合物分子三维空间结构 ( 立 体结构)及其对化合物物理性质和化学反应的影响. 立体异构体：分子的构造相同, 立体结构不同的化 合物;包括构型和构象异构. 构型：是指分子中原子或原子团在空间的排列方式， 构型的改变需要断裂化学键. 构象：是指相同构造的分子由于σ键的旋转导致原 子或原子团在空间排布方式的不同 , 构象的改变不 需要断裂化学键. 构造：指的是分子中原子相互联结的方式和次序， 构造的变更需要断裂化学键.
第八章 立体化学
主要内容(4学时):
旋光性与对映异构，手性和对映异构现象； 构型的表示法—楔形式，Fisher投影式；构型标 记—D/L标记法，R/S标记法； 含一个和两个手性碳原子化合物对映异构，外消 旋现象； 涉及手性中心的反应中的外消旋化、构型转化； 环状化合物和不含手性碳原子的化合物的对映异 构；外消旋体的拆分，
William S. Knowles
Ryoji Noyori
K. Barry Sharpless
8.4 构型的表示法，构型的确定和构型的标记
8.4.1 构型的表示法 1.菲舍尔(Fischer)投影式
横、竖线的交点代表手性碳原子，位于纸平面。 两个横键—伸向纸面前方. 两个竖键—伸向纸面后方; 碳链写在上下竖立的位置，将含有碳原子的基团写在 竖线上，编号最小的碳原子写在竖线上端。
有机化学第八章立体化学PPT课件
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
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？
2019/2/16
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。
亮
gch08立体化学.
COOH
OH
H
H Cl
CH3
费歇尔投影式
OH H H Cl COOH CH3
锯架透视式
H
H Cl
HO
COOH CH3
纽曼投影式
作业：P177
3(1,3,5) 4(1) 6(2,4) 7(1,5) 9
第八章立体化学小结
31
一、手性分子：无对称面，无对称中心。 二、手性C：连有4个不相同基团的碳。 三、手性C原子的标记（R，S标记法）
19
2. R、S 标记法
用 R 或 S 来标记立体中心的绝对构型。
A:步骤（适合楔形透视式）：
1. 确定 立体中心 ，分辨出它的四个不同 取代基。 2. 比较四个取代基的优先顺序 (1>2>3>4) 。 3. 把 最小 的放在观察者对面，其余三个基团指向观察者，
沿着 最大 (1) 看向最小(3)， 4. 如果是按顺时针排列，则构型为R。（顺－右－Right）
1
第8章 立体化学
什么是 立体化学?
立体化学 就是研究分子的三维立体结构及其 立体结构对其物理性质及化学性质的影响。
碳架异构
构造异构
官能团异构 官能团位置异构
同分异构
互变异构
立体异构
构象异构 构型异构
顺反异构 光学异构（对映异构）
*对映异构
2
对映异构体: 两异构体互为镜像，却不能重合。
手性物体
手性
对映体(旋光异构体) 对平面偏振光的作用不同： 一个可使平面偏振光向[右旋]顺时针方向符号(+) 一个可使平面偏振光向[左旋]逆时针方向符号(-)
6
1. 偏光性与旋光性(P161)
1) 偏光性
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
平面偏振光
让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜)不是所 有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光 才能通过。透过棱晶的光就只能在一个方向上振动。
1、平面偏振光：只在一个平面上振动的光，简称偏振光。
旋光性:能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性
旋光性物质：具有旋光性的物质，也称光学活性物质
COOH H CH3 OH CH3 OH COOH H HO CH3 H COOH
（iv）若通过奇数次调换手性碳所连基团，则转换为其对映 体，通过偶数次调换，则保持原构型。
COOH H CH3 原构型 OH 对调1次 HO CH3 对映体 COOH 再对调1次 H HO CH3 H COOH 原构型
C2 H H H Cl H H H H H Cl 非手性分子
*
*
手性分子
*
*
Cl
Cl
8.4 构型的表示方法
一、对映异构体的表示方法
正确表示手性碳上各基团和原子在空间的相对位置
1. 透视式
COOH C OH
HO
COOH C
或（楔形式）
H H 3C
H CH3
对映体
写法：将手性碳表示在纸面上，用细实线表示纸面上的键，用虚线 表示伸向纸后方的键，用锲形键表示伸向纸前方的键。（手势法）
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
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
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
立体化学
COOH
COOH
H OH
翻转
HO H
CH3
CH3
翻转
相当于基团交换一次
COOH
H
OH
CH 3
旋 转180 。
CH 3
HO
H
COOH
相当于基团交换两次
旋 转 180 。
COOH H OH
CH3
旋 转90。
H
CH3
COOH
OH
相当于基团交换一次
旋 转90。
三 化合物立体结构式
问题 1：如何改变基团的位置而又不改变原有构型？ 问题 2: 如何判断两个结构式（如下图）是否为同一化合物？
（L(-)-CparKnait=in3e.7）9(25oC合) 成、促进伤p口Ka愈=合3.8、3保(2护5oC细)胞膜的稳p定Ka性=等3.8作6(用25；oC)
右旋肉碱（D(+)-Carnitine），肌无力、肌萎缩
人是由左旋氨基酸组成的生命体，右旋代谢困难，有副作用
二 对映异构体与非对映异构体
COOH
l 为盛液管的长度，单位 dm ；
H
OH
t 测样时的温度；
HO λ 为旋H光仪使用的光[源α]的25D波=长+1(通2o常(水用)钠光，以D表示)；
COOH
( 钠光，D线，λ=589nm)
(R, R)−(+)−酒石酸
一 分子的手性和旋光性
手性分子
充要条件
旋光活性
结构式相同，原子或基团 在空间排列为非对称
CH3
H
H HO
C2H5
C2H5 H3C
OH
两种常用的改变基团位置的方法：
交换基团法 旋转法
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第八章 立体化学
1． 解释下列各名词，举例说明：
（1）旋光活性物质 （2）右旋体
（3）手性原子 （4）手性分子和非手性分子 （5）对映异构体 （6）非对映异构体 （7）外消旋体 （8）内消旋体 2． 回答间题：
（1）对映异构现象产生的必要条件是什么？
（2）含手性碳原子的化合物是否都有旋光性？举例说明。
（3）有旋光活性的化合物是否必须含手性碳原子？举例说明。
3．一个酸的分子式是C 5H 10O 2，有旋光性，写出它的一对对映异构体，并标明R..S.。
4．下列化合物中，哪个有对映异构体？标出手性碳原子，写出可能的对映异构体的投影式，
并说明内消旋体和外消体以及哪个有旋光活性。
（1） 2-溴-1-丁醇 （2）α，β-二溴丁二酸 （3）α，β-二溴丁酸 （4）α-甲基-2-丁烯酸 （5）2，3，4-三氯已烷 （6）1，2-二甲基环戊烷 （7）1，1-二甲基环戊烷
5．樟脑、薄荷醇以及蓖麻酸具有下列结构，分子中有几个手性碳原子？有几个光活异构体存在？
O
HO
樟脑
薄荷醇
蓖麻酸
CH 3(CH 2)5CHOHCH 2CH=CH(CH 2)7COOH
6.下列各对化合物是对映体还是非对映体或是同一化合物？
CH 3
H
Br
Cl
CH 3
H
Cl
Br
CH 3
H
Br
Cl
CH 3
Cl
H
Br
(1)
(2)
CH 3
H H
Br
CH 3CH 3
CH 3
CH 3
CH 3CH 3
CH 3
Cl
Cl
Cl
Cl H
H
Br H H Br
H
H Br (3)
(4)
CH 3
CH 3CH 3
CH 3
CH 3
Cl
Cl
H
H Br
H
H Br (5)
(6)
H 3C
CH 3H 3C
CH 3CH 3
(7)(8)
H 3C
CH 3
H 3C
CH 3H 3C
H 3C
7.(1)有比旋光度+3.820
的乳酸转化成乳酸甲酯 CH 3CHOHCOOCH 3,[α]D 20
=-8.250
,(一)-乳酸甲酯的绝对构型是什么?
(2)下列反应中,构型有无变化?试为原料及产物指定D/L 和R/S.
CH 3Cl
Cl
H H (a)CH 2CH 3CH 2
CH 3CH 2
Cl
Cl 2,hv
CH 3
Cl
CH 3
H
H
(b)CH 3CH 2
CH 3CH 2
I-,丙酮
I
CH 3
Cl
H
H
CH 3
COOCH3
(c)COOCH3
CN
CN -
8.下列化合物能不拆分为光活对映体?
(1)
I COOH Br
COOH
CONH 2
CONH 2
CH
3
CH 3COOH
(2)
(3)
NO 2
COOH
CH 3
COOH
(4)
(5)
(6)
C H 5C C
C
CH 3H
H
CH 3CH 2
NO 2
9.(1)化合物A 的分子式是C 5H 8,有光学活性,在催化氢化A 时产生B,B 的分子式是C 5H 10,无光学活性,同时不能拆分。
（2）化合物C 的分子式为C 6H 10，有光学活性，C 不含三重键，催化氢化C 产生D ，D 的分子式是C 6H 14，无光学活性，同时不能拆分，推测A →B 的结构。
10．1，3-二-促丁基环已烷的一个立体异构体的结构是无光学活性，写出这个异构体的构象结构式。
11．一个光学活性的化合物A （假定它是右旋的）的分子式为C 7H 11Br 。
A 和HBr 作用产生异构体B 和C ，其分子式为C 7H 12Br 12，B 是有光学活性的，C 则没有光学活性。
用1mol 的叔丁醇钾处理B 产生（+）A 。
用 1mol 的叔丁醇钾处C 产生（±）A 。
用一摩尔的叔丁醇钾处理A 产生D （C 7H 10），1molD 进行臭氧解接着用Zn 和水处理，产生两分子的甲醛和一分子的1，3-环戊二酮，提出A 、B 、C 、D 的立体化学式，并写出各步演变的反应。