第二章立体化学基础PPT课件
合集下载
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)。
H C-COOH 287℃ 难溶于水 HOOCC- H
分子式相同,结构式也相同，但是它们结构式中原子或原子团 在空间的排列方式不同。这样的立体异构称为顺反异构。
二.产生顺反异构的条件：
1. 分子中存在着限制碳原子（或氮原子）自由旋转的因素， 如双键或环结构。
.
6
2. 不能自由旋转的原子上连有不相同的的原子或原子团。
.
11
一、手性 第二节 手性分子和对映体
产生对映异构现象的结构依据是手性(Chirality)。
这种左右手互为镜像关系，彼此又不能重合的现象 称为手性。 自然界中有许多手性物。有许多化合物分子具有手性。
.
12
二、手性分 子和对映体
.
13
球棍模型
乳酸分子a和b的关系正如人的左右手的关系： 互为镜像又不能重合。因此a和b代表不同的分 子，均具有手性，均属手性化合物，互为对映
二．立体异构：
1．顺反异构（几何异构）：
分子中原子或原子团在空间的排列方式不同。
.
4
2．对映异构（旋光异构，光学异构）：
分子具有手性。
前两者又叫构型异构
3．构象异构（旋转异构）： 单键的旋转 。
第一节 顺反异构
一．顺反异构的概念：
丁烯二酸（HOOC—CH = CH—COOH。
.
5
H C-COOH 熔点 溶解度 H C-COOH 130℃ 易溶于水
如果二个大基团处在双键同侧就称为Z型；若二个大基
团处在双键异侧就称为E型。
(大 )BC r-H (小 ) (大 )BC rH (小 ) (大 )CC -l C 3 (小 H ) (小 )H 3 C C C (大 l)
Z—2—氯— 1—溴丙烯 E—2—氯— 1—溴丙烯
(大 )C3 -H C -H (小 )
三. 顺反异构的类型：
根据产生的顺反异构现象的不同结构因素，又可分为含碳碳 双键化合物；脂环化合物；碳氮双键和氮氮双键化合物的顺 反异构。
（一）含碳碳双键化合物的顺反异构：
1.顺—反构型命名法：
H C-COOH H C-COOH
顺—丁烯二酸
H C-COOH HOOCC- H
反—丁烯二酸
.
7
H C-CH3 H C-COOH
2．位置异构：取代基或官能团在碳链上的位置不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和 CH3CH＝CHCH3
丁烯
2－ 丁烯
3．官能团异构：官能团不同。
CH3-CH2-OH 和 CH3-O-CH3
.
3
4．互变异构：
一种官能团异构体改变其结构成为另一种官能团异构体，互 相迅速的变换，形成两种异构体的动态平衡，这是官能团异 构体的一种特殊表现形式。
(2) 横键代表朝向纸平面前方的键，竖键代表朝向纸平面 后方的键。 “横前竖后‘’
CI H
CC
H
CI
CI
COOH
H C OH
H C CI H C OH
H
COOH
E—1.2—二氯乙烷
二氯甲烷
内消旋酒石酸
有对称面的分子不存在对映体，为非手性分子。
.
17
四、判断对映体（手性分子）的方法 1、直接方法：比较分子和其镜像是否重合
2、有没有对称面
3、有没有手性碳原子：有一个的肯定是，多个的 不一定（有的是内消旋化合物,如内消旋酒石酸）
(大 )C3 -H C -H (小 )
(大 )(C 3 )2H C C -H C 2 C H -3 (小 H )(小 )C3 -H C 2 -C - H CH 3 )2 (大 ()C
ຫໍສະໝຸດ Baidu
.
9
3.当分子中双键数目增加时，顺反异构体的数目也增加。
HC--C3H HC--C3H H3CC--H
HC-C2H HC-C2H
H C-CH3 HOOCC- H
异巴豆酸（顺式）
巴豆酸（反式）
2. Z E构型命名法
（1）：次序规则 •（A）原子序数大的，相同原子序数（同位素）， 原子量大的在前。
（B）多原子取代基，由游离价原子依次比较。
（C）当与双键碳相连的为不饱和基团时，分别 看作2次或3 次相连。
.
8
（2） Z E构型命名。
•有一个手性碳的化合物必定是手性化合物，有一对对映体。 •有多个手性碳的一般有多对对映体，最多可达2n。
性质：物理性质几乎相同，化学性质大部分相同。 不同：旋光性；生理活性
.
15
三、对称面和非手性分子
对称面(planes of symmetry):指将分子结构剖成互为实物 与镜像的两半的面。
.
16
异构体，简称对映体（enantiomers).
.
14
两个乳酸分子中有一个碳原子(C2)所连的四个基团 (COOH,OH,CH3,H)均不相同。
凡是连有4个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳 原子(chiral carbon atom),也可称为手性中心。
一个手性碳原子所连的4个不同原子或基团在空间具 有2种不同的排列方式，它们是彼此成镜像关系，又 不能重叠的一对立体异构体，互为对映体，统称为手 性化合物。
分子式相同，结构式不相同的化合物叫同分异构体。
分子式相同，结构式也相同，只是分子中原子或原子团在空间 的排列顺序不同，这种现象叫立体异构。
.
1
.
2
一．构造异构：分子中原子或原子团互相连接的顺序不同。
1．碳链异构（碳骨架异构）： 碳链的骨架不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和
CH3 CH3-C=CH2
练习：见教材
.
18
第三节 费歇尔投影式
★费歇尔投影式 ：是指将一个三维（立体）手性 分子模型作 如下规定:与手性碳横向相连的基团朝向纸平面的前方； 竖向相连的基团朝向纸平面的后方；手性碳处于纸平面上。 将其投影,所得平面投影式称为费歇尔投影式。
.
19
★注意事项
(1) 水平线和垂直线的交叉点代表手性碳，位于纸平面上。
HC-C2H
C-H
C-H
C-H
H3C-H C-
HC --C3H
HC--C3H
（二）脂环化合物的顺反异构：
HOOC COOH HOOC H
HH
H COOH
.
10
（三）含碳氮双键和氮氮双键化合物的顺反异构:
HC
HC
NOH
HON
顺—苯甲醛肟
反—苯甲醛肟
熔点：35℃
熔点：130℃
N
N
N
N
顺—偶氮苯
反—偶氮苯
第二章 立体化学基础：手性分子
掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。对映体、 非对映体、外消旋体和内消旋体的概念和主要性质；对 映异构体命名方法（R/S）。
熟悉： 费歇投影式和透视式表示立体异构体的方法； 无手性碳原子的对映异构体。
了解： 外消旋体的拆分方法和手性分子的生物作用。
立体化学：从三维空间揭示分子的结构和性能。
分子式相同,结构式也相同，但是它们结构式中原子或原子团 在空间的排列方式不同。这样的立体异构称为顺反异构。
二.产生顺反异构的条件：
1. 分子中存在着限制碳原子（或氮原子）自由旋转的因素， 如双键或环结构。
.
6
2. 不能自由旋转的原子上连有不相同的的原子或原子团。
.
11
一、手性 第二节 手性分子和对映体
产生对映异构现象的结构依据是手性(Chirality)。
这种左右手互为镜像关系，彼此又不能重合的现象 称为手性。 自然界中有许多手性物。有许多化合物分子具有手性。
.
12
二、手性分 子和对映体
.
13
球棍模型
乳酸分子a和b的关系正如人的左右手的关系： 互为镜像又不能重合。因此a和b代表不同的分 子，均具有手性，均属手性化合物，互为对映
二．立体异构：
1．顺反异构（几何异构）：
分子中原子或原子团在空间的排列方式不同。
.
4
2．对映异构（旋光异构，光学异构）：
分子具有手性。
前两者又叫构型异构
3．构象异构（旋转异构）： 单键的旋转 。
第一节 顺反异构
一．顺反异构的概念：
丁烯二酸（HOOC—CH = CH—COOH。
.
5
H C-COOH 熔点 溶解度 H C-COOH 130℃ 易溶于水
如果二个大基团处在双键同侧就称为Z型；若二个大基
团处在双键异侧就称为E型。
(大 )BC r-H (小 ) (大 )BC rH (小 ) (大 )CC -l C 3 (小 H ) (小 )H 3 C C C (大 l)
Z—2—氯— 1—溴丙烯 E—2—氯— 1—溴丙烯
(大 )C3 -H C -H (小 )
三. 顺反异构的类型：
根据产生的顺反异构现象的不同结构因素，又可分为含碳碳 双键化合物；脂环化合物；碳氮双键和氮氮双键化合物的顺 反异构。
（一）含碳碳双键化合物的顺反异构：
1.顺—反构型命名法：
H C-COOH H C-COOH
顺—丁烯二酸
H C-COOH HOOCC- H
反—丁烯二酸
.
7
H C-CH3 H C-COOH
2．位置异构：取代基或官能团在碳链上的位置不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和 CH3CH＝CHCH3
丁烯
2－ 丁烯
3．官能团异构：官能团不同。
CH3-CH2-OH 和 CH3-O-CH3
.
3
4．互变异构：
一种官能团异构体改变其结构成为另一种官能团异构体，互 相迅速的变换，形成两种异构体的动态平衡，这是官能团异 构体的一种特殊表现形式。
(2) 横键代表朝向纸平面前方的键，竖键代表朝向纸平面 后方的键。 “横前竖后‘’
CI H
CC
H
CI
CI
COOH
H C OH
H C CI H C OH
H
COOH
E—1.2—二氯乙烷
二氯甲烷
内消旋酒石酸
有对称面的分子不存在对映体，为非手性分子。
.
17
四、判断对映体（手性分子）的方法 1、直接方法：比较分子和其镜像是否重合
2、有没有对称面
3、有没有手性碳原子：有一个的肯定是，多个的 不一定（有的是内消旋化合物,如内消旋酒石酸）
(大 )C3 -H C -H (小 )
(大 )(C 3 )2H C C -H C 2 C H -3 (小 H )(小 )C3 -H C 2 -C - H CH 3 )2 (大 ()C
ຫໍສະໝຸດ Baidu
.
9
3.当分子中双键数目增加时，顺反异构体的数目也增加。
HC--C3H HC--C3H H3CC--H
HC-C2H HC-C2H
H C-CH3 HOOCC- H
异巴豆酸（顺式）
巴豆酸（反式）
2. Z E构型命名法
（1）：次序规则 •（A）原子序数大的，相同原子序数（同位素）， 原子量大的在前。
（B）多原子取代基，由游离价原子依次比较。
（C）当与双键碳相连的为不饱和基团时，分别 看作2次或3 次相连。
.
8
（2） Z E构型命名。
•有一个手性碳的化合物必定是手性化合物，有一对对映体。 •有多个手性碳的一般有多对对映体，最多可达2n。
性质：物理性质几乎相同，化学性质大部分相同。 不同：旋光性；生理活性
.
15
三、对称面和非手性分子
对称面(planes of symmetry):指将分子结构剖成互为实物 与镜像的两半的面。
.
16
异构体，简称对映体（enantiomers).
.
14
两个乳酸分子中有一个碳原子(C2)所连的四个基团 (COOH,OH,CH3,H)均不相同。
凡是连有4个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳 原子(chiral carbon atom),也可称为手性中心。
一个手性碳原子所连的4个不同原子或基团在空间具 有2种不同的排列方式，它们是彼此成镜像关系，又 不能重叠的一对立体异构体，互为对映体，统称为手 性化合物。
分子式相同，结构式不相同的化合物叫同分异构体。
分子式相同，结构式也相同，只是分子中原子或原子团在空间 的排列顺序不同，这种现象叫立体异构。
.
1
.
2
一．构造异构：分子中原子或原子团互相连接的顺序不同。
1．碳链异构（碳骨架异构）： 碳链的骨架不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和
CH3 CH3-C=CH2
练习：见教材
.
18
第三节 费歇尔投影式
★费歇尔投影式 ：是指将一个三维（立体）手性 分子模型作 如下规定:与手性碳横向相连的基团朝向纸平面的前方； 竖向相连的基团朝向纸平面的后方；手性碳处于纸平面上。 将其投影,所得平面投影式称为费歇尔投影式。
.
19
★注意事项
(1) 水平线和垂直线的交叉点代表手性碳，位于纸平面上。
HC-C2H
C-H
C-H
C-H
H3C-H C-
HC --C3H
HC--C3H
（二）脂环化合物的顺反异构：
HOOC COOH HOOC H
HH
H COOH
.
10
（三）含碳氮双键和氮氮双键化合物的顺反异构:
HC
HC
NOH
HON
顺—苯甲醛肟
反—苯甲醛肟
熔点：35℃
熔点：130℃
N
N
N
N
顺—偶氮苯
反—偶氮苯
第二章 立体化学基础：手性分子
掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。对映体、 非对映体、外消旋体和内消旋体的概念和主要性质；对 映异构体命名方法（R/S）。
熟悉： 费歇投影式和透视式表示立体异构体的方法； 无手性碳原子的对映异构体。
了解： 外消旋体的拆分方法和手性分子的生物作用。
立体化学：从三维空间揭示分子的结构和性能。