第6章立体化学详解
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第六章 立 体 化 学
Cl
Cl
CH3
旋转 180o
360o/n(n≥2)
H H H CH3 Cl
H
CH3 H H H H CH3 Cl
与原化合物分子相同
8.3 手性分子的判据
分子的对称因素： 具有对称面， 分子的对称因素： 具有对称面，对称中心或交替对 称轴的分子不具有手性。 称轴的分子不具有手性。 分子与其镜像是否完全重合： 不能重合者具有手性。 分子与其镜像是否完全重合： 不能重合者具有手性。
第六章 立 体 化 学
立体异构 ： 分子中的各原子在空间排列位置的不同而造成 异构现象。 碳架异构 构造异构 官能团异构 位置异构 同分异构 构象异构 立体异构 构型异构 旋光异构（对映异构） 旋光异构（对映异构） 顺、反异构
旋光异构现象:
CH3CH CHCH3 + HOH H
+
OH
H
CH3CH2 C CH3
n 个手性碳原子，有最多有 2 n 种可能的结构。 个手性碳原子， 最多有
写出酒石酸 （HOOCCH(OH)CH(OH)COOH） ） 的可能的异构体
COOH H HO OH H COOH HO H COOH H OH COOH H H COOH OH OH COOH HO HO COOH H H COOH
8.5 构型的书写和表示方法
H
楔形式
OHC HOH2C C OH
Fischer投影式 投影式
CHO H OH CH2OH
横前竖后
CHO H C OH
CH2OH
一般碳链放竖键， 一般碳链放竖键，氧化态高的碳放上面
费歇尔（ 费歇尔（Fischer）投影式 ）
判断两费歇尔投影式之间关系有下列方法： 如果一个投影式在平面上旋转180º，与另一个投影式重合。 ① 如果一个投影式在平面上旋转 ，与另一个投影式重合。 则表示两投影式构型相同。 则表示两投影式构型相同。 如果基团进行偶数次对调后，两投影式重合， ② 如果基团进行偶数次对调后，两投影式重合，则表示 构型相同； 构型相同； 反之，如奇数次对调，两投影式重合，则表示构型相反。 反之，如奇数次对调，两投影式重合，则表示构型相反。
Cl
CH3
旋转 180o
360o/n(n≥2)
H H H CH3 Cl
H
CH3 H H H H CH3 Cl
与原化合物分子相同
8.3 手性分子的判据
分子的对称因素： 具有对称面， 分子的对称因素： 具有对称面，对称中心或交替对 称轴的分子不具有手性。 称轴的分子不具有手性。 分子与其镜像是否完全重合： 不能重合者具有手性。 分子与其镜像是否完全重合： 不能重合者具有手性。
第六章 立 体 化 学
立体异构 ： 分子中的各原子在空间排列位置的不同而造成 异构现象。 碳架异构 构造异构 官能团异构 位置异构 同分异构 构象异构 立体异构 构型异构 旋光异构（对映异构） 旋光异构（对映异构） 顺、反异构
旋光异构现象:
CH3CH CHCH3 + HOH H
+
OH
H
CH3CH2 C CH3
n 个手性碳原子，有最多有 2 n 种可能的结构。 个手性碳原子， 最多有
写出酒石酸 （HOOCCH(OH)CH(OH)COOH） ） 的可能的异构体
COOH H HO OH H COOH HO H COOH H OH COOH H H COOH OH OH COOH HO HO COOH H H COOH
8.5 构型的书写和表示方法
H
楔形式
OHC HOH2C C OH
Fischer投影式 投影式
CHO H OH CH2OH
横前竖后
CHO H C OH
CH2OH
一般碳链放竖键， 一般碳链放竖键，氧化态高的碳放上面
费歇尔（ 费歇尔（Fischer）投影式 ）
判断两费歇尔投影式之间关系有下列方法： 如果一个投影式在平面上旋转180º，与另一个投影式重合。 ① 如果一个投影式在平面上旋转 ，与另一个投影式重合。 则表示两投影式构型相同。 则表示两投影式构型相同。 如果基团进行偶数次对调后，两投影式重合， ② 如果基团进行偶数次对调后，两投影式重合，则表示 构型相同； 构型相同； 反之，如奇数次对调，两投影式重合，则表示构型相反。 反之，如奇数次对调，两投影式重合，则表示构型相反。
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
02
03
04
05
06
D–(+)–
R型
甘油醛
07
08
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
用
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。
6立体化学
COOH COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样, 乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样,它们不能相互 叠合,但却互为镜象, 手性分子. 叠合,但却互为镜象,是手性分子. 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 手性碳原子 表示。 用C*表示。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛 由上可见， 由上可见，构型与旋光方向没有确定的关系
COOH H OH CH2OH D－甘油酸 H COOH OH CH3 D－乳酸 H 2N COOH H CH3 L－丙氨酸
D-(-)-乳酸 乳酸
第六章
COOH
立体化学
COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
立体化学是现代有机化学的重要组成部分 立体化学对生命科学有极端重要的意义
立体化学是研究分子中原子或基团在空间的排列状况， 立体化学是研究分子中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子或基团在空间的排列状况， 以及不同的排列对分子的物理、化学、生理性质所产生的 以及不同的排列对分子的物理、化学、 影响。 影响。 本章侧重介绍： 本章侧重介绍：对映异构
反应停（ 反应停（Thalidomide) ——缓解妇女怀孕初期反应的镇 静剂
H O N H O H O O N O O H N O N O
R
S
反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。 反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。其中的一种 手性分子 对映异构体 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。 R 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。另一种 S 异构体则会引起致畸作用。 异构体则会引起致畸作用。
H CH3 OH H3C OH
H
-
乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样, 乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样,它们不能相互 叠合,但却互为镜象, 手性分子. 叠合,但却互为镜象,是手性分子. 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 手性碳原子 表示。 用C*表示。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛 由上可见， 由上可见，构型与旋光方向没有确定的关系
COOH H OH CH2OH D－甘油酸 H COOH OH CH3 D－乳酸 H 2N COOH H CH3 L－丙氨酸
D-(-)-乳酸 乳酸
第六章
COOH
立体化学
COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
立体化学是现代有机化学的重要组成部分 立体化学对生命科学有极端重要的意义
立体化学是研究分子中原子或基团在空间的排列状况， 立体化学是研究分子中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子或基团在空间的排列状况， 以及不同的排列对分子的物理、化学、生理性质所产生的 以及不同的排列对分子的物理、化学、 影响。 影响。 本章侧重介绍： 本章侧重介绍：对映异构
反应停（ 反应停（Thalidomide) ——缓解妇女怀孕初期反应的镇 静剂
H O N H O H O O N O O H N O N O
R
S
反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。 反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。其中的一种 手性分子 对映异构体 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。 R 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。另一种 S 异构体则会引起致畸作用。 异构体则会引起致畸作用。
《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
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
第6章 对映异构
比旋光度 (Specific Rotation)
t
B l
：旋光度 B ：质量浓度(g/ml) l ：盛液管的长度（dm）
8
：光源的波长
t ：测定时的温度
说明
•比旋光度[]：体现物质特性，可在手册中查到 •一般用钠灯(D)作光源，λ=589.3nm，t=20℃ •物质的旋光度，需要通过改变浓度或者改变盛液管长度 的方式测定两次，才能确定。 •溶液一般为稀溶液，否则测出的α值不准 •若溶剂不是水，则要在后面标出溶剂及相应浓度 右旋酒石酸： (乙醇, 5%)
25
CH3 C HO H CH2CH3 HO
CH3 C CH2CH3 H HO
CH2CH3 C H CH3
S
R
R
S
≡ ≡
A B C
≡
B
B
A
C
D
D
R
D A C
≡
A
D B
26
C
Fischer投影式中R、S的简便确定法： •若最小基团d在竖线上，则a，b，c顺时针旋转为R型， 逆时针为S型； •若最小基团d在横线上，则a，b，c顺时针旋转为S型， 逆时针为R型。 使用费歇尔投影式应注意的问题： •在纸面上转动180°或偶数倍，构型不变。
n
﹡
﹡
I
≡
II
III
IV
关系：对映体：III和IV
内消旋体：I和II
非对映体：I和III，II和III，I和IV，II和IV
33
内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物 (有) 内消旋体无旋光性(抵消), 不能分离成光活性物质
mp
(+)-酒石酸 (-)-酒石酸 170oc 170oc
有机化学上第六章-立体化学
(I)与(II)是对映体； (I)与(III) 、(II)与(III)是非对映体；
第三十四页，共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性，但 它们有本质的不同：
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物，可拆分；
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物，不可拆分。
第三十五页，共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页，共63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。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时，两个氢原子被取代的概率
均等，生成的对映体的量相等，产物没有旋光性，是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页，共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个＊C，可能的异构体有：
第三十四页，共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性，但 它们有本质的不同：
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物，可拆分；
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物，不可拆分。
第三十五页，共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页，共63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。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时，两个氢原子被取代的概率
均等，生成的对映体的量相等，产物没有旋光性，是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页，共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个＊C，可能的异构体有：
有机化学课件--第六章立体化学
COOH
C
H
CH3
OH
(S)-(+)-乳酸
mp 53oC
[]D=+3.82
pKa=3.79(25oC)
5/10/2019
COOH
C H
OH
CH3
外消旋乳酸
(R)-(-)-乳酸 mp 53oC
()-乳酸 mp 18oC
[]D=-3.82
pKa=3.83(25oC)
课件
[]D=0
pKa=3.86(25oC)
光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进 方向垂直。
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。这样，透过棱晶的光就只能
在一个方向上振动。这种只在一个平面振动的光，
称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。
5/10/2019
课件
3
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。
15
CH3 C*H COOH
OH
乳酸
镜子
COOH
C
H
OH
CH3
对映体
COOH
C HO
H
CH3
手性分子
手性中心
手性碳原子C *
5/10/2019
课件
16
（一）对映异构体的性质
1 结构：镜影与实物关系。 2 内能：内能相同。 3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 在手性环境中有区别。 4 旋光能力相同，旋光方向相反。
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
D、L与 “+、-” 没有必然的联系
第6章 对映异构
H C H C CH3 CH3 Br 2
H H Br
H CH3 C-Cσ键旋转 CH3 Br CH3
+ C
CH3
+ C
H
Ⅰ
Ⅱ
34
Br
Br
CH3
Ⅰ
H
H
H
Br
CH3 CH3
+ C
CH3
H Br
CH3
CH3 H H Br Br CH3
有内消旋产物 与实验事实不符
H Br
Br H CH3
35
Br H CH3 CH3
H 对称面
Cl H C H C Cl 对称面
C
Cl
CH3 Cl
具有对称面的分子无手性。
12
（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 COOH CH3 H Br H H Br H Br H H COOH H CH3 H H Br
含两个相同手性碳原子的化合物只有三个立体异构 体，少于2n个，外消旋体数目也少于2 n-1个。因为(3)和 (4)为同一物质，将(3)在纸平面旋转180°即为(4)。 内消旋体与外消旋体的异同 相同点：都不旋光 不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两 个对映体的等量混合物，可拆分开来。 从内消旋酒石酸可以看出，含有手性碳原子的化合物， 分子不一定是手性的。故不能说含手性碳原子的分子一 定有手性。
37
H Br
Br H CH3 H CH3
CH3
CH3 Br H Br CH3
CH3 H Br H CH3
+
Br H
H
H H Br
H CH3 C-Cσ键旋转 CH3 Br CH3
+ C
CH3
+ C
H
Ⅰ
Ⅱ
34
Br
Br
CH3
Ⅰ
H
H
H
Br
CH3 CH3
+ C
CH3
H Br
CH3
CH3 H H Br Br CH3
有内消旋产物 与实验事实不符
H Br
Br H CH3
35
Br H CH3 CH3
H 对称面
Cl H C H C Cl 对称面
C
Cl
CH3 Cl
具有对称面的分子无手性。
12
（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 COOH CH3 H Br H H Br H Br H H COOH H CH3 H H Br
含两个相同手性碳原子的化合物只有三个立体异构 体，少于2n个，外消旋体数目也少于2 n-1个。因为(3)和 (4)为同一物质，将(3)在纸平面旋转180°即为(4)。 内消旋体与外消旋体的异同 相同点：都不旋光 不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两 个对映体的等量混合物，可拆分开来。 从内消旋酒石酸可以看出，含有手性碳原子的化合物， 分子不一定是手性的。故不能说含手性碳原子的分子一 定有手性。
37
H Br
Br H CH3 H CH3
CH3
CH3 Br H Br CH3
CH3 H Br H CH3
+
Br H
H
化学竞赛第六章立体化学
03 环状化合物立体化学性质 探讨
环状化合物手性判断方法
观察法
直接观察分子中是否存在手性碳原子，若存在则 分子具有手性。
对称法
判断分子是否具有对称中心、对称面或对称轴， 若不具有则分子具有手性。
旋光法
测定分子的旋光度，若旋光度不为零则分子具有 手性。
环上取代基位置对性质影响
取代基位置对物理性质的影响
取代基的位置会影响分子的极性、偶极矩等 物理性质。
取代基位置对化学性质的影响
不同位置的取代基会影响分子的反应活性、 选择性等化学性质。
取代基位置对生物活性的影响
某些环状化合物具有生物活性，取代基的位 置会影响其生物活性及药效。
典型环状化合物案例分析
1 2
环己烷及其衍生物
环己烷是最简单的环状化合物之一，其衍生物具 有多种立体化学性质，如手性、构象异构等。
透视式
Newman投影式
沿碳-碳键的轴方向观察，用圆圈表示 碳原子，用短线表示化学键。
用透视的方法表示分子的立体构型， 常用于表示环状化合物。
Fisher投影式和Newman投影式
Fisher投影式
将碳链竖直放置，把取代基按次序规则排在碳链四周，只表示出键的连接情况，不表示空间构型。
Newman投影式
炔烃顺反异构现象及命名规则
要点一
顺反异构现象
要点二
命名规则
炔烃分子中，碳碳三键的存在使得与之相连的原子或基团 在空间上产生不同的排列方式，从而产生顺反异构现象。
对于炔烃的顺反异构体，一般采用顺/反命名法。其中，顺 式表示两个较优基团在碳碳三键的同一侧，反式表示两个 较优基团在碳碳三键的两侧。命名时需遵循优先顺序规则 ，先比较与三键相连的两个原子的原子序数，若不同则原 子序数大者为较优基团；若相同则比较与之相连的第三个 原子的原子序数，以此类推。
第六章 动态立体化学 立体化学教学课件
二、sp2杂化原子的前-手性 1、前-手性
R1
C
R2 ph
1）
CO
Me
前手性
O
当R1≠ R2时，进行加成反应得
到对映体，产生一个手性中心。
LiAlH4
ph
H
C
OH ph
C？
Me
c Me
H
(a）
（b）
手性分子（对映体）
2） ph
CO
R2
前手性
1)MeMgBr ph
2)H3O
R？2
H
OH
ph
C
OH
R2？ C
3） A
OH
C
X
B
H3C
O
S
H3C O
S
H
C
H
CO
X
, H3C
, ph
O,
C
H
OH
这些分子都是前手性分子，-Ｘ/ -Ｘ、-ＣＨH３ / -ＣＨ３
=Ｏ/ =Ｏ、-Ｈ/-Ｈ和-Ｈ/-Ｈ分别是对映基。
2、前手性基标记：前-R，前 -S
前手性分子Cabc2中两个c基团能区分为前-R基 和前 –S基；
按顺序规则，指定一个c优先于另一个c，如果 得到的前手性中心是R -构型，则指定优先的c是前 -R基；如果得到S -构型，则指定优先的c是前-S基。
规律：
1、消去的H与离去基团处于反位交叉构象，最易消除。 2、两个季胺盐消除很慢，因H与+NMe3处于反位交叉
构象，有两个大的基团处邻位交叉构象，空间位阻 大。
Zn粉脱邻二卤原子的机理不同，是順式消除。
Br
C
H ph
Br C
H ph
？
《立体化学》课件
2023 WORK SUMMARY
《立体化学》课件
REPORTING
目录
• 立体化学简介 • 立体化学基本概念 • 立体化学中的反应 • 立体选择性反应 • 立体化学的应用 • 立体化学的未来发展与挑战
PART 01
立体化学简介
定义与特点
定义
立体化学是研究分子在三维空间中结 构的科学，主要关注分子的几何构型 、构象和旋转轴对称性等。
方式的分子。
顺反异构体的性质
顺反异构体在化学性质上存在差异 ，但在物理性质方面相似。
顺反异构体的合成
顺反异构体的合成是立体化学研究 的重要内容之一，通常采用烯烃的 加成反应进行合成。
PART 03
立体化学中的反应
亲核反应
总结词
亲核反应是试剂向反应物的负电性中心进攻 的反应，通常是由具有孤对电子的中性分子 或负离子进攻正电性较弱的碳原子。
对映异构体
对映异构体的定义
对映异构体是指具有相同 化学组成但旋光方向不同 的分子。
对映异构体的性质
对映异构体在物理性质上 几乎相同，但在旋光性和 生物活性方面存在差异。
对映异构体的分离
对映异构体的分离是立体 化学研究的重要内容之一 ，通常采用化学或物理方 法进行分离。
非对映异构体
非对映异构体的定义
生物学中的立体化学对 于理解生物大分子的结 构和功能至关重要。例 如，蛋白质的结构和折 叠方式决定了其生物活 性，而核酸的结构则与 其遗传信息的传递和表 达密切相关。
生物学中的立体化学有 助于深入了解生物大分 子的相互作用和调控机 制。
通过研究生物大分子的 立体结构和相互作用， 可以揭示其复杂的调控 机制，为疾病诊断和治 疗提供新的思路和方法 。
《立体化学》课件
REPORTING
目录
• 立体化学简介 • 立体化学基本概念 • 立体化学中的反应 • 立体选择性反应 • 立体化学的应用 • 立体化学的未来发展与挑战
PART 01
立体化学简介
定义与特点
定义
立体化学是研究分子在三维空间中结 构的科学，主要关注分子的几何构型 、构象和旋转轴对称性等。
方式的分子。
顺反异构体的性质
顺反异构体在化学性质上存在差异 ，但在物理性质方面相似。
顺反异构体的合成
顺反异构体的合成是立体化学研究 的重要内容之一，通常采用烯烃的 加成反应进行合成。
PART 03
立体化学中的反应
亲核反应
总结词
亲核反应是试剂向反应物的负电性中心进攻 的反应，通常是由具有孤对电子的中性分子 或负离子进攻正电性较弱的碳原子。
对映异构体
对映异构体的定义
对映异构体是指具有相同 化学组成但旋光方向不同 的分子。
对映异构体的性质
对映异构体在物理性质上 几乎相同，但在旋光性和 生物活性方面存在差异。
对映异构体的分离
对映异构体的分离是立体 化学研究的重要内容之一 ，通常采用化学或物理方 法进行分离。
非对映异构体
非对映异构体的定义
生物学中的立体化学对 于理解生物大分子的结 构和功能至关重要。例 如，蛋白质的结构和折 叠方式决定了其生物活 性，而核酸的结构则与 其遗传信息的传递和表 达密切相关。
生物学中的立体化学有 助于深入了解生物大分 子的相互作用和调控机 制。
通过研究生物大分子的 立体结构和相互作用， 可以揭示其复杂的调控 机制，为疾病诊断和治 疗提供新的思路和方法 。
《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。
第六章 立体化学
解
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
2024/1/29
5
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
2024/1/29
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
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
2024/1/29
5
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
2024/1/29
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
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立体化学的诞生
碳链（碳架）异构
构造异构
官能团位置异构 官能团异构
同分异构
互变异构
立体异构
构型异构 构象异构
顺反异构
对映异构 光学异构
非对映异构
立体异构体的定义： 分子中的原子相互连接的次序相同，但在空间的排 列方式不同而引起的异构体。
立体化学的任务： 研究分子的三维空间结构（立体结构）及其对化合 物物理性质和化学性质的影响。
手性分子——既没有对称面，又没有对称中心，也没 有4重交替对称轴的分子，都不能与其镜象叠合，都 是手性分子；
对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作用。
手性分子的一般判断：只要一个分子既没有对称面,又 没有对称中心，就可以初步判断它是手性分子。
判定下列分子是否具有手性
Cl
H
CC
H
Cl
A
H
H
CC
反应停灾难 O
N
O
N
OO
H
酞胺呱啶酮、沙利度胺
O
O HN
N
OO
有药效
180 o
O
N OO
O N
H
O
N
OO
致畸
O NH
6.2 手性和对称性
观察如下模型将发现： 这两个模型化合物互为实物和镜像，但它们不能重合。 互为对映，称为对映异构体。
OH
CH3CHCOOH
-
COOH
COOH
H OH
6.3.1 旋光性 旋光性——能使偏振光的振动方向发生旋转的性质； 旋光性物质(或叫光活性物质) ——具有旋光性的物质。
右旋和左旋 —— 使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“ + ” —— 使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“ - ”
凡是手性分子都具有旋光性 (有些手性分子旋光度很小)；而非手性分子则没有旋光性。
互为镜象的两种构型的异构体叫做对映体
一对对映体的构造相同，只是立体结构不同，这种立体异构就叫
对映异构。 -
COOH
COOH
H CH3
OH
H H3C
OH
-
具有相同的熔点、沸点、溶解度、密度、折光率，化学性质也 基本相同（与非手性试剂作用时）。很难用一般的物理或化学 方法区分。
如何判断分子是否具有手性 实物与镜像不能重合
= α T
α
λ
L·C
特定的物理常数
λ--- 钠光源，波长为589nm； T--- 测定温度，单位为℃ α--- 实测的旋光度； L---样品池的长度，单位为dm； c ---为样品的浓度，单位为g•mL-1。
6.4 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
6.4.1 对映体和外消旋体的性质
H
CH
H
H
Cl
COOH
C
CH3
H
OH
(+)-乳酸 m.p. 53oC []D= +2.6o pKa=3.79(25 oC)
COOH
C
H
CH3
HO
外消旋乳酸
()-乳酸 m.p. 53oC []D= -2.6o pKa=3.83(25 oC)
第6章 立体化学
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异构 分子的构型 6.5 具有两个中心的对映异构 6.6 脂环化合物的立体异构 6.7 外消旋体的拆分 旋光纯度 6.8 手性中心的产生 6.9 手性合成
6.1 异构体的分类
CH
H
H
Cl
CH
HO
H
Cl
CH
HO
CH3
与四个互不相同的基团相连的碳原子叫做不对称碳原
子或叫手性碳原子，通常用*标出手性碳原子
“手性碳”与“手性分子”
A. 含有手性碳的分子不一定是手性分子； B. 手性分子不一定要有手性碳。 C. 分子有无手性只取决于分子有没有对称面、对称
中心或交替对称轴
外消旋体 — 由等量的对映体相混合而成的混合物。 （没有旋光性）
H
CH
H
H
H
CH
H
H
H
CH
H
H
6个对称面
H
CH
H
H
(4) 交替对称轴(旋转反映轴)
设想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转 360º/n后，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。
H
Cl
Cl
H
H
Cl Cl
HH
旋转90° H H
Cl
Cl
B
CH3 CH3
CH3
C
CH3 D
判定下列分子是否具有手性
H
H
CH3 CH3
H3C Cl
OH CHCH3
CH3 OH
练习6.1 下列化合物有无对称面或对称中心 p205
(1)
(2)
(3)
练习6.2 下列化合物有几个手性碳原子？
6.3 手性分子的性质-光学活性
偏振光与旋光性
6.3 手性分子的性质-光学活性
6.3 手性分子的性质-光学活性
6.3.2 旋光仪和比旋光度 旋光度 — 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度，用“α” 表示。它与所通过样品的浓度和长度成正比。 比旋光度 —— 在一定温度和波长(通常为钠光灯，波长为589 nm) 条件下，样品管长度为1dm，样品浓度为1g / mL时测得的旋光度。
H
Cl
Cl
反 Cl
Cl 映
Cl
操 作
Cl
H
H
Ⅰ
Ⅱ
Cl HH
Cl Ⅲ
Ⅰ旋转90º后得Ⅱ，Ⅱ作镜象得Ⅲ。 Ⅲ等于Ⅰ
具有交替对称轴的分子也不具有手性，为非手性分子。
对称轴
对称面
4重 交 替 对 称 轴
6.2.2 手性和对称性
手性与对称性的关系:
非手性分子——凡具有对称面、对称中心或交替对称 轴的分子；
分子具有手性
分子能否与镜像重合
分子的对称性
6.2.2 对称因素
(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。
H3C H
H CH3
具有对称轴的分子和手性无关。
C2轴
(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。
CH3
CH3
-
H OH
对映异构
左右手互为镜象
桂林风情
6.2.1 分子的手性、对映异构、对映体
一个物体若与自身镜象不能叠合，叫具有手性。
在立体化学中，不能与自身镜象重合的分子叫手性 分子，而能叠合的叫非手性分子。
-
COOH
COOH
H OH
CH3
CH3
-
H OH
乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样，它们不能 相互叠合，但却互为镜象。乳酸分子是手性分子。
H3C H
H CH3
具有对称面的分子也不具有手性，为非手性分子。
(3) 对称中心
分子中有一中心点，通过该点所画的直线都有以 等距离达到相同的基团，则该中心点是对称中心。
COOH
CH3
H
H
H
H
H3C H
H CH3
CH3
COOH
具有对称中心的分子也不具有手性，为非手性分子。
请分析甲烷分子的对称因素
4个C3对称轴 3个C2对称轴