大学有机化学第06章立体化学

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2024版《有机化学》课件立体化学

2024版《有机化学》课件立体化学
药物活性
优化药物分子的立体构型,以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程,避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要,错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列,影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等,涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等,探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成,获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中,化合物的命名需遵循一定的规则,包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如,对于含有手性碳原子的化合物,需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例,其Fischer投影式中,羧基位于上方,羟基位于下方,手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法,该化合物为R构型。因此,其系统命名为(R)-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构,X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图,可以 解析出分子的骨架结构,包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团,如羟 基、羰基、氨基等,从而推断出分子的可能性质。

有机化学第六章立体化学

有机化学第六章立体化学

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
(R)–2–丁醇
更多示例
01
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03
04
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06
D–(+)–
R型
甘油醛
07
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09
10
11
12
R型
D–(–)–
乳酸
6.5 具有两个手性中心的对映异构
具有两个不同手性碳 原子的对映异构
(IV)
(2S,3S)
10% : ( 2 S , 3 S ) – 2 – 羟 基 – 3–氯丁二酸)
赤型与苏型
A
(赤型)
B
(苏型)
6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映 异构
(I)
(II)
(III)
对映体
(苏型)
内消旋体
(meso form)
非手性分子
非对映体 (I)
(III)
(II)
思考题
这是手性分子吗? 为什么?
它的反式异构体 是怎样的分子?
它的手性中心的 构型是什么?
内消旋酒石酸的分子模型

表示;
6.4.3 构型的标记法
01
D,L– 标记法
02
D–(+)–甘油 醛
03
L–(–)–甘油 醛
04
D型
05
D–(+)–甘油 醛
06
L–(+)jroet J.M. 1951
D–(–)–乳酸
10
D, L 与 左 旋 右 旋无关。
(2) R,S–标记
“次序规则”排列次序
立体选择性(stereoselectic)反应 只产生以一种立体异构体为主的反应。

有机化学课件立体化学ppt课件

有机化学课件立体化学ppt课件
量子化学计算
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质,可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法,可加速新有机物的设计和合成,为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望:立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限,对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾(如:极谱法、色谱法等)
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析,主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡,通过流动相的洗脱将不同物质分离,常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用(如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤,对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展,立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善,为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如,利用不对称催化、新型手性配体 等策略,可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子,但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理

《有机化学(第二版)》第6章:立体化学基础

《有机化学(第二版)》第6章:立体化学基础
19:21
第六章
立体化学基础
19:21
第一节 顺反异构 一、顺式和反式 二、Z—型和E—型 三、顺反异构的性质
19:21
第一节 顺反异构
1、 顺反异构
重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。 哪些化合物存在顺反异构体:
(1). 含有 C =C 、 C =N 、 N =N 双键的化合物。
(2). 环状化合物。
顺反异构现象。
顺反异构体的命名方法: 1. 顺/反标记法:
相同的原子或基团位于双键(或环平面)的同侧为“顺 式”; 否则为“反式”。
a C=C b b b a a C=C a b b b b a a a
19:21
b a
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
2. Z / E标记法:
该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。
规定按“次序规则”,若优先基团位于双键的同侧为 Z
式(德文Zusammen的缩写,中文意为‘在一起’);否
a C=C b (Z)
c d
a c
b d
a C=C b (E)
d c
19:21
应用举例: 含C=C双键的化合物:
H Cl _ C=C H Cl H Cl C=C Cl H
翻 转
CO O H HO H C H3
翻 转
(2) 可以旋转n180。(n>=1),但不能旋转90。或270。。
19:21
CO O H H OH C H3
旋 转180
C H3 。 HO H CO O H
19:21
旋转180 。
CO O H H OH C H3

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支,研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型。

在有机化学中,分子的立体结构对于物质的性质和反应具有重要影响。

本文将介绍有机化学中的立体化学的基本概念、立体异构体、手性化合物以及应用等方面。

1. 立体化学的基本概念立体化学研究的是物质的三维结构,即分子中原子的排列方式。

分子的立体结构包括空间位置、原子的相对位置和键的属性。

有机化学中的立体化学是基于分子之间键的空间取向,包括空间立体异构体和手性化合物等。

2. 空间立体异构体空间立体异构体是指分子在空间中排列方式不同而化学性质相同的化合物。

其中最常见的是构象异构体和构型异构体。

构象异构体是由于分子的单键和双键的自由旋转而形成的异构体。

例如,正丁烷和异丁烷就是一对构象异构体,它们的分子式相同,但空间结构不同。

构型异构体是由于化学键的旋转或键的断裂而形成的异构体。

常见的构型异构体包括顺式异构体和反式异构体。

例如,顺式-1,2-二氯乙烷和反式-1,2-二氯乙烷就是一对构型异构体。

3. 手性化合物手性化合物是指分子在镜像超格操作下非重合的分子。

具有手性的化合物称为手性化合物(或不对称化合物),而没有手性的化合物称为非手性化合物(或称为对称化合物)。

手性是指一个物体不能与其镜像重合的性质。

在有机化学中,手性的原因除了分子的立体构型之外,还包括碳原子上的手性中心。

手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的情况。

手性化合物具有光学活性和对映体的特性。

同一手性化合物存在两个对映体,即左旋和右旋对映体。

这两种对映体的化学和物理性质相同,但旋光性质和酶的催化性质等却不同。

4. 应用立体化学在有机合成、药物设计和生物活性研究中具有重要应用。

一方面,立体化学可以指导合成路线的设计,提高合成产率和选择性。

另一方面,对药物的立体构型进行研究可以优化药物的活性、选择性和毒性。

例如,拟肽药物的立体构型对于其相互作用的特异性和选择性很关键。

有机化学立体化学PPT课件

有机化学立体化学PPT课件

官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性,从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用,如共轭效应、诱导效应 等,这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下,官能团可以发生转化,如醇氧化成醛、醛还 原成醇等,这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用,实现烷基化反应的不对称诱导, 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化,生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效,其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如,通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化;对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下,反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应,生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限,导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型,可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支,研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型的相关规律。

随着分析仪器和实验技术的发展,立体化学在有机合成和药物研发等领域中具有重要的应用价值。

一、立体化学的基本概念立体化学关注有机分子中的空间结构和分子的各个部分的排列方式。

在立体化学中,我们关注的主要是手性和立体异构体。

1. 手性:手性是指一个分子无法与其镜像重叠的特性。

具有手性的分子称为手性分子,两个互为镜像的手性分子称为对映异构体。

例如,氨基酸和糖类等有机分子都有手性。

2. 立体异构体:立体异构体是指拥有相同分子式但不同立体结构的化合物。

立体异构体分为构象异构体和对映异构体两种。

构象异构体是由于分子的旋转或扭曲而产生的不同构型,它们在空间结构上有一定的自由度。

例如,环状化合物的立体异构体就是构象异构体,如环己烷的椅式和船式异构体。

对映异构体是由于分子的立体中心存在不对称而产生的异构体。

对映异构体在物理和化学性质上通常非常相似,但与其他对映异构体之间的相互作用却往往存在巨大差异。

拥有对映异构体的有机分子是手性分子,也是立体化学中研究的重点。

二、立体化学的研究方法立体化学的研究方法主要包括实验方法和理论方法。

实验方法主要包括X射线衍射、核磁共振(NMR)光谱、圆二色光谱、旋光度测量和质谱等技术。

这些技术通过测量和分析分子的物理性质来确定其立体结构,为揭示分子构形提供了重要的实验依据。

理论方法主要包括量子化学、分子力学和分子动力学等。

量子化学通过计算分子在不同构型下的能量和性质来预测和解释分子的立体结构、反应机理和性质。

分子力学和分子动力学通过计算机模拟方法模拟和预测分子的构型和动态行为。

三、立体化学的应用立体化学广泛应用于有机合成、药物研发和生物化学等领域,并取得了重要的研究成果。

1. 有机合成:立体化学对于有机合成的研究具有重要的指导意义。

在合成有机化合物的过程中,了解分子的立体结构能够预测和解释反应的立体选择性和对称性。

第六章 立体化学

第六章 立体化学

不具有上述任何一种对称元素的化合物成为不对称化合 物,也就是手性化合物。 注意:1956年前,人们认为的化合物不对称性是构成对 映体的条件,事实上酒石酸就是例外。后来, R. S. Cahn 引 入手性的概念才能准确的区分化合物的不对称性。
有机化学中使用的最多的是对称中心和对称面:
Cl
Cl C C H
平面偏振光
光是一种电磁波,它振动着前 进,振动方向垂直于前进方向。普 通光在所有可能的平面上振动。
普通光
如果使单色光通过Nicol 棱镜 ,只有同棱镜晶轴平行的平面上振 动的光线才可以通过棱镜,因此通 过这种棱镜的光线就只在一个平面 上振动,这种光就是平面偏振光。
平面偏振光
旋光仪示意图 在盛液管中放入旋 光性物质后,偏振光将发生 偏转。能使偏振光向右旋转的,称为右旋化合物,用 (+) 表示; 能使偏振光向左旋转的,称为左旋化合物 ,用(-) 表示。
第六章 立体化学
一、手性和对称性 二、具有一个手性中心的对映异构 三、 构型和命名法 四、 具有两个手性中心的对映异构 五、 手性中心的产生 六、 不含手性中心化合物的对映异构
七、 立体化学的应用
一、手性和对称性
同分异构体
碳架异构
同 分 异 构 体
构造异构
位置异构
官能团异构 顺反异构
立体异构 光学异构 构象异构
偏振光旋转的角度α称为旋光度。旋光度 α与盛液管的长度、溶液的浓度、光源的波长 、测定时的温度、所用的溶剂的关系。通常用 比旋光度[α]来表示物质的旋光属性。公式如 下:

t
B l
α: 旋光仪的旋光度 ρB: 质量浓度(g/ml) l: 盛液管的长度 Tt: 测定时的温度 λ: 光源的波长

有机化学立体化学课件

有机化学立体化学课件

(c)和(d)之间是何种关系?
30
将 (d) 在纸平面上旋转180,就和 (c) 完全相同。
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
HH OOHH HHOO H H
H OH H
HHO OHH
HHO OHH
H OH H
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
(c)
(d)
象 (c) 这种构型的分子, 虽然有两个手性中心, 但作 为分子整体来说是非手性的。 (c) 称为内消旋化合 物 (meso compound)。
8
问题:下列化合物哪些含手性碳原子?
1. CH3CHCH2CH3
*CH3
2.CH3CHClCH2CH3
**
3. CH3-CH-CH-CH2CH3 OH OH
有对称因素的分
有手性碳就一定有手性吗?
子没有手性
三、对称面和非手性分子
有对称面的分子与它的镜像能重合,因此没有对 映异构现象,称为非手性分子
对称因素
透视式是书写立体结构式常见的方法之一。
应注意它的书写方法,通常实线 “” 代表位 于纸平面上的键;虚线 “ ” (或“ ”) 代表 伸向纸平面后方的键,楔形线 “ ” 代表伸 向纸平面前方的键。
CO2H
CO2H
Cl
Cl
CH HC
I C Br Br C I
H3C OH
HO
CH3
H
H
13
(三) 费歇尔投影式 横前竖后
纯液体为密度 通常还要注明溶剂
比例常数 [α] 称为比旋光度。它是单位长度和单 位浓度下的旋光度。
如:[α]D20 = +98.3o (C, 0.05, CH3OH)

《现代物理有机化学》笔记第六章立体化学

《现代物理有机化学》笔记第六章立体化学

《现代物理有机化学》笔记第六章立体化学一、教学内容本节课的教学内容选自《现代物理有机化学》笔记的第六章,主要讲述立体化学的相关知识。

本章内容主要包括立体化学的基本概念、立体异构体的类型、立体化学的测定方法以及立体化学在有机合成中的应用。

具体内容包括:1. 立体化学的基本概念:手性、手性碳、非手性碳、绝对构型、相对构型等。

2. 立体异构体的类型:顺反异构体、对映异构体、非对映异构体等。

3. 立体化学的测定方法:旋光法、圆二色法、核磁共振等。

4. 立体化学在有机合成中的应用:立体选择性反应、立体固定化催化剂等。

二、教学目标1. 使学生了解立体化学的基本概念,理解手性碳和非手性碳的区别,掌握绝对构型和相对构型的表示方法。

2. 使学生掌握立体异构体的类型,能识别顺反异构体、对映异构体和非对映异构体。

3. 使学生了解立体化学的测定方法,理解旋光法、圆二色法和核磁共振的原理及应用。

4. 使学生了解立体化学在有机合成中的应用,能运用立体化学的知识解释立体选择性反应和立体固定化催化剂的原理。

三、教学难点与重点1. 教学难点:立体异构体的类型及识别,立体化学的测定方法及应用。

2. 教学重点:立体化学的基本概念,绝对构型和相对构型的表示方法。

四、教具与学具准备1. 教具:黑板、粉笔、多媒体教学设备。

2. 学具:笔记本、彩笔、剪刀、胶水。

五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示一些具有不同立体结构的有机分子,引导学生思考为什么有机分子会有不同的结构。

2. 讲解基本概念:讲解手性、手性碳、非手性碳、绝对构型、相对构型的定义及表示方法。

3. 分析立体异构体:分析顺反异构体、对映异构体和非对映异构体的特点,引导学生通过观察分子结构来识别不同类型的立体异构体。

4. 讲解测定方法:讲解旋光法、圆二色法和核磁共振的原理及应用,引导学生理解这些方法在立体化学研究中的重要性。

5. 应用实例解析:分析一些具有立体选择性反应的有机合成实例,讲解立体固定化催化剂的原理及应用。

有机化学 第六章 立体化学

有机化学 第六章 立体化学
a C d b S构型 c
观察方向
C d
b
c R构型 CHO ex: H OH CH2OH
Cl C2H5 H
Cl>C2H5>CH3>H
CH3
OH>CHO>CH2OH>H
R-(+)-甘油醛
S-(+)-2-氯丁烷
* R/S是基于次序规则确定的,与原来的基团没有联系。
OH OH 还原 C2H5 CH3 C2H5 CH2Br H H OH>CH2Br>CH2CH3>H OH>CH2CH3>CH3>H S构型 R构型 * CH 还原时,与 C 相连的键没有断裂,因此构型保持不变,但CH3 和 2Br 次序改变
R-2-溴丙酸
Ag2O. H2O
COOH H OH CH3
R-乳酸
六. 外消旋体的拆分 1. 机械拆分法 2. 选择吸附拆分法 3. 微生物拆分法 4. 化学拆分法 ex: 拆分酸
(+)RCOOH ( )RCOOH
-
2( ) RNH2
-
RCOO( )RNH3 (+)
( ) ( )
- RCOO - RNH3
H CH3
H P H
H
COOH
3. 对称轴(Cn) 360°/n (n=正整数,且n>1)
H3C C H C2
4.交替对称轴(旋转反应轴) 设想分子中有一跳直线,当分子以此直线为轴旋转360°/n 后,再用一个与此直线 垂直的平面进行反映(即以次平面为镜面,作出镜像),如果得到的镜像与原来分子 完全相同,这条直线就是交替对称轴。例如:
α C10H7
如果a=b,则由于有m. 因而不是手性分子

第六章 立体化学

第六章 立体化学


Cl
>
CBr3
>
CHCl2 C6H5
>
COCl CH2CH3
>
COOH
>
CONH2
>
CHO
>
CH2OH
>
>
24
A. 三维结构:
(a>b>c>d)
25
OH
C2H5 H CH3
R
方法:站在最小基团d的对面,然后按先后次序观察 其他三个基团。从最大的a经b到c,若是顺时针的, 则为“R”;反之,标记为“S”。(a>b>c>d)
六、环状化合物的立体异构
有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。 如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。 环状化合物手性碳原子的判断: 看要考察的碳原子所在的环左右 是否具有对称性,若无对称性则 相当于两个不一样的官能团,则 该碳原子是手性碳原子。如有所 示结构中:
几个*?几 个光学异 构体?
HOOC
HOOC NO2
COOH O 2N
2,2‘-二羧基-6,6’-二硝基联苯分子的一对对映体
基团的阻转能力大小:
I>Br>Cl>CH3>NO2>COOH>NH2>OCH3>OH>F>H
结论:联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同, 分子就具有手性。
50
指出下列化合物有无光活性
CHO Br (1) CN Br (2) N CH3 H2N N C2H5 C2H5 CH3 HOOC (3) CONH2 CH2 CH
(5)
CH3 CH
CH Cl
(6)

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学

有机化学中的立体化学引言立体化学是有机化学中的重要分支,研究有机化合物中空间结构的特征和影响。

通过对分子的空间构型和立体异构体的研究,不仅可以揭示分子性质和反应行为的规律,还可以为合成有机化合物提供理论指导。

本文将从立体化学的基本原理、立体异构体的分类和确定、立体化学对反应活性的影响以及实际应用领域等方面,对有机化学中的立体化学进行介绍。

一、立体化学的基本原理立体化学的基本原理主要涉及空间构型和立体异构体。

空间构型是指有机分子中各原子相对位置的排列方式,而立体异构体则是指在相同化学式下,分子结构不同但化学性质相似的化合物。

在理解立体化学的基本原理之前,先介绍几个重要的概念:1.手性:手性是立体化学中的重要概念,指的是一种非对称性质,分为左右手两种。

在有机分子中,手性常常体现为碳原子上的四个不同基团的排列方式。

2.手性中心:手性中心是指四个不同基团连接到一个碳原子上,使得该碳原子具有手性的特征。

手性中心的碳原子常常被表示为“*”符号。

3.对映异构体:对映异构体是立体异构体的一种,指的是具有相同化学式的分子,但其所有手性中心上的基团排列顺序完全相反。

在有机分子中,立体异构体主要通过手性中心的存在而产生。

而对于没有手性中心的分子,它们也可以存在立体异构体,但是不能形成对映异构体。

二、立体异构体的分类和确定立体异构体主要分为构象异构和配置异构。

构象异构指的是分子空间结构的不同,但它们可以通过旋转而互相转换,并且化学性质相似。

配置异构是指分子结构中存在手性中心,所以它们不可以通过旋转而互相转换。

1.构象异构体最常见的构象异构体是顺反异构体。

顺异构体是指两个取代基围绕于碳链的同一侧,而反异构体则是指两个取代基围绕于碳链的相对侧。

2.配置异构体配置异构体主要包括对映异构体和顺反异构体。

对映异构体是两个或多个手性中心构成的异构体,它们在空间构型上是镜像关系。

而顺反异构体则指的是有手性中心但不形成对映异构体的异构体。

有机化学习题 第六章 立体化学

有机化学习题  第六章  立体化学

(十五) 环戊烯与溴进行加成反应,预期将得到什么产物?产品是否有旋光性?是左旋体、右 旋体、外消旋体,还是内消旋体?
Br
Br2
Br +
Br
解:
Br
外消旋体
(十六) 某烃分子式为 C10H14,有一个手性碳原子,氧化生成苯甲酸。试写出其结构式。
* CH CH2CH3
解:C10H14 的结构式为:
CH3
OH CH3 COOH CH3 H COOH COOH OH CH3 HO HO H CH H H 3 COOH (2) (1) (3) (4)
解: (1)、(3)、(4)和题中所给的乳酸相同,均为 R-型;(2)为 S-型。 提示: ① 在 Fischer 投影式中,任意两个基团对调,构型改变,对调两次,构型复原;任意三个基团轮 换,构型不变。 ② 在 Fischer 投影式中,如果最小的基团在竖键上,其余三个基团从大到小的顺序为顺时针时, 手性碳的构型为 R-型,反之,为 S-型;如果最小的基团在横键上,其余三个基团从大到小的顺 序为顺时针时,手性碳的构型为 S-型,反之,为 R-型;
(B)无光学活性。 (A)在部分毒化的钯催化剂催化下,小心加氢得到产物 C8H14(C), (C) 具有光学活性。试写出(A)、(B)和(C)的结构式。 (提示:两个基团构造相同但构型不同,属于不同基团。)
H H CH3
解:(A)
C=C H
C C C CH3 CH3
(B)
CH3CH2 CH2CHCH2CH2 CH3 CH3
(2) (Ⅰ)和(Ⅳ) 是否是对映体?
(Ⅱ)和(Ⅲ)是否是对映体?
(3) (Ⅱ)和(Ⅳ)是否是对映体? (5) (6) (Ⅰ)和(Ⅲ)的沸点是否相同?

有机化学第六章立体化学ppt课件(2024)

有机化学第六章立体化学ppt课件(2024)
有机化学第六章立体化学ppt 课件
2024/1/29
1
目录
2024/1/29
• 引言 • 手性与对称性 • 立体异构体 • 立体选择性合成 • 立体化学在生物化学中的应用 • 结论与展望
2
2024/1/29
01
引言
3
立体化学的概念与重要性
2024/1/29
立体化学研究分子中各原子或原子团在空间的相对排列 和构型 立体异构体:具有相同分子式和结构式,但空间排列不 同的化合物 立体化学对有机化合物的性质、反应和合成有重要影响
2024/1/29
立体选择性合成原理
利用化学反应中的立体选择性,即反应物分子在空间中特定 方向的排列和组合,生成具有特定立体构型的产物。这种选 择性可以来源于反应物本身的立体结构,也可以由催化剂或 反应条件等因素诱导产生。
16
立体选择性合成的方法与策略
03
手性合成策略
动力学拆分策略
立体专一性合成策略
4
立体化学的历史与发展
早期立体化学观念
范托夫、勒贝尔等科学家的贡献
现代立体化学的发展
X射线衍射、核磁共振等技术的应用
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立体化学在有机化学中的应用
立体选择性合成
通过控制反应条件,选择性地合成特定立体异构体
立体异构体的分离与鉴定
利用物理和化学方法分离和鉴定立体异构体
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2024/1/29
立体化学将在材料科学中发挥重 要作用,通过控制分子的立体构 型实现材料性能的调控和优化。
立体化学将在生物科学中发挥重 要作用,通过研究生物体内的手 性现象和立体化学过程,揭示生
命过程中的奥秘。
26

有机化学上第六章立体化学

有机化学上第六章立体化学

由蔗糖发酵得到
COOH
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团,在空间有两种不同的 排列方式,不能完全重合,互为实物与镜像的关系,是两种不同的化合物。
第3页/共62页
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子,用“ * ”号标出。例如:
酒石酸分子中含有2个*C,可能的异构体有:
COOH H OH HO H
COOH
COOH HO H H OH
COOH
COOH H OH H OH
COOH
COOH HO H HO H
COOH
I(2R,3R) II(2S,3S)
III(2R,3S) IV(2S,3R)
(III)与(IV)是同一种分子——内消旋酒石酸,其分子内有一对称面。 (I)与(II)是对映体; (I)与(III) 、(II)与(III)是非对映体;
第8页/共62页
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性:手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质(旋光性)
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波,光波的振动方向与其前进方向垂直。
• 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。
• 偏振光——只在一个平面上振动。
起偏镜
检偏镜
I0
I
光源
Nicol棱棱
偏振光
Nicol棱棱
a lC
λ——测量时所采用的光波波长;
t ——测量时的温度;
α——由仪器测得的溶液的旋光度;
l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm);
C ——溶液的浓度,单位为g.mL-1。

有机化学第六章 立体化学

有机化学第六章 立体化学
CO O H H OH CH 3
翻转
CO O H HO H CH 3
翻转
(2)可以旋转180。,但不能旋转90。或270。。
CO O H H OH CH 3
旋 转180
CH 3 。 HO H CO O H
旋转180。
CO O H H OH CH 3 。 旋 转 9 0 CH 3
H CO O H OH
COOH C CH3
mp 53oC []D=+3.82
pKa=3.79(25oC)
COOH H C OH
(R)-(-)-乳酸 mp 53oC []D=-3.82
pKa=3.83(25oC)
外消旋乳酸
H OH
CH 3
()-乳酸 mp 18oC []D=0
pKa=3.86(25oC)
(S)-(+)-乳酸
CH3
CH COOH OH
镜子
*
乳酸
COOH C H CH3 OH
COOH HO C
H
CH3
对映体
手性分子
手性中心
手性碳原子C *
对映异构体的表示方法
1. 透视式(三维结构) 2.Fischer 投影式
COOH
COOH
H OH
H CH3
OH
C H3
使用Fischer 投影式的注意事项: (1)可以沿纸面旋转,但不能离开纸面翻转。
乳酸所以具有旋光性,可能是因为分子中有 一个*C原子(不对称碳原子或手性碳)。 为什么有*C原子就可能具有旋光性? :
(1)一个*C就有两种不同的构型:
(2)二者关系:互为镜象(实物与镜象关系,或左、 右手关系)。二者无论如何也不能完全重叠。 与镜象不能重叠的分子,称为手性分子。 分子的构造相同但构型不同,形成实物与镜象的 两种分子,称为对映异构体(简称:对映体)。
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(2) R,S–标记法
COOH H OH HO H
COOH
L–(+)–酒石酸
➢ 将手性碳原子的4个原子或基团按“次序规则” 排列次序
CH3 HO C H
O H > C H 2 C H 3 > C H 3 > H
C H 2C H 3 (–)–2–丁醇
38
➢ 从次序最小的基团背后看上去
CH3 H
OH Et
旋转 90° Br
CH3 CH2CH3 (–)–2–溴丁烷 H
33
图6.13 Fischer 投影式旋转90°的分子模型 34
• 将投影式在纸面上旋转180°,得到相同的分子:
CH3
CH2CH3
H Br Br H
CH2CH3 CH3
图6.14 Fischer 投影式旋转180°的分子模型 35
•将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调, 对调一次或奇数次)则转变成它的对映体;对调 二次则为原化合物。
镜面
图6.3 2–丁醇的对映异构体
12
图6.4 2–丁醇对映异构体的比例模型
13
6.2.2 对称因素 (1) 对称面 (σ) 有两种对称面:(a)一个平面把分子分成两部分,而 一部分恰好是另一部分的镜像。
例如:2–氯丙烷
图6.5 分子中的对称面的示意图 (I)
14
(b) 组成分子的所有原子都在一个平面上 例如: (E)–1,2–二氯乙烯
23
例如:2–丁醇的两个对映体
(–)–2–丁醇,
(+)–2–丁醇
外消旋体(racemate) :(±)–2–丁醇
图 6.10 2–丁醇对映体的示意图
24
1–氘氯乙烷:
图 6.12 1–氘氯乙烷对映体的示意图
H
H
CH3 C D
D C CH3
Cl
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCl
25
乳酸:
图 6.11 乳酸对映体的示意图
(–)–乳酸[α]D1=5 –3.82 ° (+)–乳酸 [α]D15= + 3.82 °
图6.6 分子中的对称面的示意图 (II)
15
(2) 对称中心(i)
经分子的中心点作任意直线,在直线的反向等距离上都 有相同原子或基团时,这中心点就称为分子的对称中心。 例如:反–1,3–二氟–反–2,4–二氯环丁烷
图6.7 分子中的对称中心的示意图
16
任何含有对称面或对称中心的分子都是非手性分子 (achiral molecules);它们是对称分子,分子与其镜像 能够重合,没有对映异构体。
S-2-丁醇
R-2-丁醇
S-2-丁醇 41
6.5 具有两个手性中心的对映异构
6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构
C O O H C O O H C O O H C O O H
H* O HH O* H H* O HH O* H H* C l C l * H C l * H H* C l
C O O H C O O H C O O H C O O H
➢ 左旋氯霉素有抗菌作用,右旋的无抗菌作用。 ➢ 左旋谷氨酸能治疗肝昏迷症,右旋的无这作
用。 ➢ 右旋葡萄糖在医药上用作营养剂,起到强心、
利尿、解毒作用,能被人体吸收代谢。左旋 的不能被吸收。 ➢ 对映异构现象在生物、 食品、医药等领域的 应用和研究都有重要意义。
29
6.4.2 构型的表示法 (1) 透视式
手性分子是不对称分子;非手性分子是对称 分子。手性分子具有两种构型。 手(征)性(chirality) : 分子与它的镜像不能重合的性质 对映异构体(enantiomers): 具有相同的分子构造,构型不同的两个分子, 互为镜像,不能重合。
9
1–氟–1–氯甲烷为非手性分子
图 6.2 1–氟–1–氯甲烷分子模型示意图
2
6.1 异构体的分类
碳架异构
构造异构
官能团位次异构
(constitutional isomerization)
官能团异构
具有相同的分子式, 异构现象 原子成键的顺序不同
互变异构
(isomerization)
立体异构 (stereo-
构型异构 构象异构
几何异构 旋光异构
isomerization
具有相同的构造,原子或基团在空间的排布不同。
31
H HO C CH2CH3
CH3
(–)–2–丁醇
CH3 HO C H
C H 2C H 3
CH3
HO H
CH 2CH 3
32
Fischer 投影式的特性: • 将投影式在纸面上旋转90°,得到它的对映体:
CH3 H Br
C H 2C H 3
(+)–2–溴丁烷
CH3 Br H
CH2CH3
(–)–2–溴丁烷
(2S,3S) (2R,3R) (2S,3R) (2R,3S)
手性分子是不对称分子,不含以上两种对称因素,分 子与其镜象不能重合,有一对对映体。
H
HO C COOH CH3
H
C OH
HOOC
CH3
O H C CH2 CH3
O
H2C C H CH3
(+)–乳酸 (+)-Lactic acid
(-)–乳酸 (-)-Lactic acid
1,2–环氧丙烷
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6.3 手性分子的性质—光学活性
6.3.1 旋光性(optical activity)
平面偏振光
图6.8 普通光和平面偏振光示意图 通过Nicol 棱镜的光线为平面偏振光。 当平面偏振光通过手性分子的每个对映体时, 偏振光振动的方向发生旋转。 使偏振光振动平面旋转的物质——旋光性物质或 光学活性物质或手性物质
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手性分子的两个对映体使偏振光旋转的角度相 同,而方向相反。
CH3 HO H
CH2CH3 (R)–2–丁醇
39
➢ 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 OH CH3CH2
(R)–2–丁醇
COOH OH
HC CH3
(R)–(–)–乳酸
HO COOH CH3
(R)–甘油醛
(S)–甘油醛
40
Fischer式与楔型键(透视)式对应写法
第六章 立体化学
6.1 异构体的分类 6.2手性和对称性 6.3 手性分子的性质——光学活性 6.4 具有一个手性中心的对映体
分子的构型 6.5 具有两个手性中心的对映异构 6.6 手性中心的产生
1
6.7 手性合成 6.8 外消旋体的拆分 旋光纯度 6.9 脂环化合物的立体异构 6.10 构象对映体和构象非对映体 6.11 不含手性中心化合物的对映异构 6.12 对映异构在研究反应机理中的应用
分子的构造相同,分子的构型相同,由于C -C的旋转,原子或基团在空间的排布不同。
6.2 手性和对称性 6.2.1 分子的手性 对映异构 对映(异构)体
• 手性——两个分子互相成为左右手镜像关 系但又不能重叠的现象,称为手性。
• 手性碳——连接四个不同原子或基团的碳。 6
当一个碳原子与四个不同的原子或基团相连, 分子在空间有两种不同的排列方式。 例如: 2–溴丁烷
H C O O O H H 对 调 一 次 H O C O H O H 再 对 调 一 次 H OC H 3H旋 转 1 8 0 o
C O O H HO H
C H 3
C H 3
在 纸 平 面 上
C O O H
C H 3
R
S
R
R
不必太在意fisher式旋转后分子构型变化的结果,只要掌
握绝对构型的标记方法即可。
10
CH3
HC OH CH2CH3
对映体
CH3
CH
H3CH2C
OH
对映体的特点: • 具有相同的分子构造 • 两者的关系为:实物与镜像 • 不能相互重叠 • 物理性质相同,化学性质相似
手性分子一定有其对映体 对映体也称旋光异构体
11
2–丁醇:
H
H
H 3C C CH 2CH 3 O H
H 3CH 2C C CH 3 H O
C H 2O H
↘ C H 2O H C H 2O H
H B r
C
C
C H (C H 3)2
(C H 3)2H C
B r H
H B rC H (C H 3)2
(R)–3–甲基–2–溴–1–丁醇
两基团位置互换奇数次构型改变, 两基团位置互换偶数次构型不变。
C H 3H O H C 2 H 5H 与 互 C 换 2 H 5 C H 3O C 2 H H H 5H 与 互 O 换 HC H 3H C 2 O H H 5
D
(–)–2–丁醇
(+)–2–丁醇
CH3
CH3
HO
H
H OH
CH2CH3
C H 2C H 3
[α]D = –13.25°
[α]D = +13.25°
手性分子的两个对映体的比旋光度数值相同,而
方向相反。
21
6.4 具有一个手性中心的对映体
6.4.1 对映体和外消旋体的性质
手性中心:不对称中心
与四个不同原子或基团相连的碳原子
化合物分子在纸面上的立体表达式。
H
H
C HO
CH3
COOH
HOOC
C OH CH3
(+)–乳酸
(–)–乳酸
H CH3CH2 C OH
CH3
(+)–2–丁醇
较麻烦
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(2) Fischer投影式 用平面形式表示具有手性碳原子的分子立体模型
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