《立体化学》PPT课件 (2)
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06第六章 立体化学2
体
2–丁醇的对映异构体
2–丁醇对映异构体的比例模型
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。
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。
CH3
HO
H
CH3 HO C H
CH2CH3
CH2CH3
(–)–2–丁醇
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： CH CH
3
3
H
Br CH2CH3
Br
H CH2CH3
(+)–2–溴丁烷
(–)–2–溴丁烷
旋转 90° Br CH3 CH2CH3 H
(–)–2–溴丁烷
Br H C CH3 CH2CH3 CH3
Br C H CH2CH3
2–溴丁烷
两个分子为实物和镜像的关系：彼此 不能重合，如同人的左、右手一样。
2–溴丁烷分子模型示意图
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。
构型异构体(configurational isomers): 分子的构造相同，分子的构型不同 例如：顺反异构体 、非对映异构体。 构象异构体(conformational isomers):
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 对映体 当一个碳原子与四个不同的原子或基 团相连时，分子在空间有两种不同的排列 方式。例如： 2–溴丁烷
2–丁醇的对映异构体
2–丁醇对映异构体的比例模型
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。
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。
CH3
HO
H
CH3 HO C H
CH2CH3
CH2CH3
(–)–2–丁醇
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： CH CH
3
3
H
Br CH2CH3
Br
H CH2CH3
(+)–2–溴丁烷
(–)–2–溴丁烷
旋转 90° Br CH3 CH2CH3 H
(–)–2–溴丁烷
Br H C CH3 CH2CH3 CH3
Br C H CH2CH3
2–溴丁烷
两个分子为实物和镜像的关系：彼此 不能重合，如同人的左、右手一样。
2–溴丁烷分子模型示意图
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。
构型异构体(configurational isomers): 分子的构造相同，分子的构型不同 例如：顺反异构体 、非对映异构体。 构象异构体(conformational isomers):
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 对映体 当一个碳原子与四个不同的原子或基 团相连时，分子在空间有两种不同的排列 方式。例如： 2–溴丁烷
第十四讲 第六章 立体化学(2)
CH3
CH3NH HO
2H 1H
CH3
H H
2 1
NHCH3 OH
CH3
CH3NH H
2H 1 OH
CH3
H HO
2 1
NHCH3 H
C6H5
C6H5
C6H5
C6H5
第
（Ⅰ）（1S, 2R） （Ⅱ）（1R, 2S） （Ⅲ）（1R, 2R） （Ⅳ）（1S, 2S）
十
对映体
对映体
四 讲
麻黄碱，熔点都是34°C，其盐酸 -麻黄碱，熔点都是118°C，其
6.11 不含手性中心化合物的对映异构
有
机 6.11.1 丙二烯型化合物
化
当丙二烯型分子两端碳原子各连接了两个不同的原子或基团时，这样
学 的化合物就可以存在一对对映体。
（1）两个双键相连
a
SP
a
CCC
b SP2
SP2
b
实例：a=苯基，b=萘基，
手性轴（a≠b时）
1935年拆分。
2, 3-戊二烯
H3C
化
HOOC
COOH HOOC
H
学
H COOH
HH
( I) 顺式
H
(II)
COOH HOOC
对映体
(III)
H
（顺反异构体）非对映体
反式
1, 2-环丙烷二甲酸有三种立体异构体，其中(I)中有1个σ，无旋光性，
无对映异构体；(II)与(III)中无σ又无 i ，均有旋光性，是对映异构体，
(II)与(III) 等量混合组成外消旋体。
3号碳有手性
(2S, 4S)
(2R, 4R)
(2R, 3R, 4S)
第二章立体化学基础PPT课件
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。
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 )
(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‘’
(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
.
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
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。
2．位置异构：取代基或官能团在碳链上的位置不同。
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。
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 )
(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‘’
(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
.
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
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。
2．位置异构：取代基或官能团在碳链上的位置不同。
高等有机化学课件3-第三章 立体化学
联苯类化合物
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面（能同镜影分子重选），非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构： 顺反异构： H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构：
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构： H
H COOH OH OH CH3
L-(＋)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构：
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B（C和D）为对映异构体，A和C或者D（B和 C或者D）为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质（除了对偏 振光和手性环境），然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体（n ＝分子中手性中心数），但有时分子内存 在着对称面，这时异构体数减少。
今有两试管分别置入（－）乳酸和（＋）乳酸，我 们如何知道它们的构型？
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面（能同镜影分子重选），非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构： 顺反异构： H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构：
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构： H
H COOH OH OH CH3
L-(＋)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构：
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B（C和D）为对映异构体，A和C或者D（B和 C或者D）为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质（除了对偏 振光和手性环境），然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体（n ＝分子中手性中心数），但有时分子内存 在着对称面，这时异构体数减少。
今有两试管分别置入（－）乳酸和（＋）乳酸，我 们如何知道它们的构型？
高等有机第三章立体化学ppt课件
手性辅剂的去除
在合成完成后，通过化学或物理方法将手性辅剂从目标化合物中去除 。
不对称催化合成策略
1 2
不对称催化剂的设计
针对目标反应设计具有手性识别能力的不对称催 化剂。
不对称催化反应的实现
在不对称催化剂的作用下，使反应底物形成特定 的立体构型，实现不对称合成。
3
不对称催化剂的回收与再利用
通过特定的方法将不对称催化剂从反应体系中分 离出来，实现催化剂的回收与再利用。
通过旋转晶体收集衍射数据，并利用计算机程序进行数据 处理和结构解析。
结构解析与精修
利用直接法、帕特森函数等方法解析晶体结构，并通过最 小二乘法进行结构精修。
核磁共振波谱在确定结构中应用
核磁共振原理
利用核自旋磁矩在外磁 场中发生能级分裂，通 过射频脉冲激发核自旋 跃迁，产生核磁共振信 号。
数据收集与处理
。
拉曼光谱原理
利用光与分子相互作用产生的 拉曼散射光谱进行分析。
数据收集与处理
通过红外光谱仪或拉曼光谱仪 收集光谱数据，并利用计算机 程序进行数据处理和谱图分析 。
结构解析与验证
根据特征峰位、峰强等参数推 断分子结构中的官能团和化学 键信息，并通过与其他实验数
据相互验证。
其他实验方法及技术
圆二色光谱
小分子的代谢与排泄
生物活性小分子在体内的代谢和排泄过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活 性和药代动力学性质。
06
实验方法及技术在立体化学研究 中应用
X射线晶体衍射技术在确定结构中应用
X射线晶体衍射原理
利用X射线与晶体中原子间距离相互作用产生衍射现象， 通过分析衍射图谱确定晶体结构。
数据收集与处理
药物在体内的代谢过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活性
在合成完成后，通过化学或物理方法将手性辅剂从目标化合物中去除 。
不对称催化合成策略
1 2
不对称催化剂的设计
针对目标反应设计具有手性识别能力的不对称催 化剂。
不对称催化反应的实现
在不对称催化剂的作用下，使反应底物形成特定 的立体构型，实现不对称合成。
3
不对称催化剂的回收与再利用
通过特定的方法将不对称催化剂从反应体系中分 离出来，实现催化剂的回收与再利用。
通过旋转晶体收集衍射数据，并利用计算机程序进行数据 处理和结构解析。
结构解析与精修
利用直接法、帕特森函数等方法解析晶体结构，并通过最 小二乘法进行结构精修。
核磁共振波谱在确定结构中应用
核磁共振原理
利用核自旋磁矩在外磁 场中发生能级分裂，通 过射频脉冲激发核自旋 跃迁，产生核磁共振信 号。
数据收集与处理
。
拉曼光谱原理
利用光与分子相互作用产生的 拉曼散射光谱进行分析。
数据收集与处理
通过红外光谱仪或拉曼光谱仪 收集光谱数据，并利用计算机 程序进行数据处理和谱图分析 。
结构解析与验证
根据特征峰位、峰强等参数推 断分子结构中的官能团和化学 键信息，并通过与其他实验数
据相互验证。
其他实验方法及技术
圆二色光谱
小分子的代谢与排泄
生物活性小分子在体内的代谢和排泄过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活 性和药代动力学性质。
06
实验方法及技术在立体化学研究 中应用
X射线晶体衍射技术在确定结构中应用
X射线晶体衍射原理
利用X射线与晶体中原子间距离相互作用产生衍射现象， 通过分析衍射图谱确定晶体结构。
数据收集与处理
药物在体内的代谢过程中，可能会因立体构型的改变而影响其生物活性
2-立体化学
OH
H
OH
R
CH3
大基团
四、 含有手性中心的环状化合物
CH2OH COOH COOH CH2OH
*
*
*
*
H
H
H
H
非
顺式异构体
非
对
对
映 异
对映体对
映 异
构
构
体 CH2OH H
H
CH2OH
体
*
*
*
*
H
COOH HOOC
H
反式异构体
对映体对
COOH * H
COOH COOH
*
*
H
H
H
H
*
*
COOH HOOC
酸酐水解
酸酐 冷水水解 马来酸 （唯一产品）--- 不重排
富马酸（反）强烈或特殊条件
脱水
马来酸（顺）
酸酐
两者的转化
HCl或HBr 室温
马来酸
UV,40-45℃ 转化75%
能量高，性质活泼
富马酸
可用化学试剂（如：碘）、适当波长的光使 烯烃进行顺反异构化，通常建立两种异构体的平 衡混合物，但使用两种方法的平衡常数是不同的。
A B
C
C
C
C
A B
AC B
C
C
C
B A
含有偶数累积双键的二烯或多烯烃，有对映体。
A B
C
C
C
A B
或
A B
C
C
C
E F
二、含有C=N双键的顺反异构
CN
例：苯甲醛肟有两种异构体
H C N OH C6H5
H
CN
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)
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
02立体化学
2019/11/5
30
2、投影规则
COOH
H
OH
CH 3
（1）手性碳（ ）位于纸面（十字线交点）； （2）与*C结合的横向的两原子（基团 ）位于纸面的前方； （3）与*C结合的竖向的两原子（基团 ）位于纸面的后方； （4）一般将主碳链放在竖线上，把命名时编号最小的碳放在上端。
这样固定下来的分子模型投影，得到的Fischer投影 式 为 最 严 格 的 Fischer 式 ， 用 D/L 法 命 名 时 必 须 用 这 种 Fischer式。
2019/11/5
10
2000年8月 发生于大西 洋的阿尔贝 托飓风，其 螺旋具有手 性特征。
2019/11/5
11
在植物学中，手性也是一个 重要的形态特征。绝大部分 攀缘植物是沿着主干往右缠 绕的，但也有少部分是往左 缠绕的，如香忍冬。
2019/11/5 左手性紫藤
右手性多花紫藤 12
有机分子手征性的发现
CH3 Cl Br
CH3
2019/11/5
33
第三节 物质的旋光性
了解
要解决的问题：
1. 什么是旋光性？
2. 什么物质具有旋光性？
3. 物质的旋光性是如何测定的？
4. 测定旋光性有何意义？
5. 什么是左旋体和右旋体？
6. 符号(+)、(－)、d、l、、[]tD 所表示的意义？
7.
[]Dt =
1848年，法国化学 家巴斯顿发现酒石酸两 种不同的存在形式：左 旋酒石酸和右旋酒石酸， 并借助放大镜用镊子把 这两种晶体分开。
2019/11/5
13
三、手性分子的特点
1. 有对映异构现象
光学性质
有机化学《立体化学》课件
Van’t Hoff 认为含有不对称碳的分子具有旋光性。
Stereocenter
优点：使用方便 缺点：很多例外
有些分子中存在不对称碳，但却无手性：
H
H
H
H3C Cl
CH3 Cl
H3C Cl
有些分子中没有不对称碳，但却有手性：
A A
Pc
a
b
5.1.3 Symmetric element
C2
C3
C3
H
4
H
H
H3 2H
H
1H
H
H H
H H
H
H H
H
C2
C3
8
C
对称面
：假如有一个平面可以将分子分割成两部分，而其中一部分正好 是另一部分的镜象，这个平面就是分子的对称面。
H
HCH
H
σ
Four planes of symmetric in the molecule
Br H Br H
5.3.1 Molecule with two same asymmetric carbons
5.3.2 Optical activity and conformation 5.3.3 Molecule with two different
充分且必要
1874 Newzealand Van’t Hoff
The carbon atom linking four different groups or atoms is called an “asymmetric carbon”.
不对称碳原子：与四个互不相同 的一价基团相连接的碳原子。
加“ * ”表示
CO OH
Br Cl H
Stereocenter
优点：使用方便 缺点：很多例外
有些分子中存在不对称碳，但却无手性：
H
H
H
H3C Cl
CH3 Cl
H3C Cl
有些分子中没有不对称碳，但却有手性：
A A
Pc
a
b
5.1.3 Symmetric element
C2
C3
C3
H
4
H
H
H3 2H
H
1H
H
H H
H H
H
H H
H
C2
C3
8
C
对称面
：假如有一个平面可以将分子分割成两部分，而其中一部分正好 是另一部分的镜象，这个平面就是分子的对称面。
H
HCH
H
σ
Four planes of symmetric in the molecule
Br H Br H
5.3.1 Molecule with two same asymmetric carbons
5.3.2 Optical activity and conformation 5.3.3 Molecule with two different
充分且必要
1874 Newzealand Van’t Hoff
The carbon atom linking four different groups or atoms is called an “asymmetric carbon”.
不对称碳原子：与四个互不相同 的一价基团相连接的碳原子。
加“ * ”表示
CO OH
Br Cl H
有机化学 立体化学PPT课件
在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性;而非手性 分子则没有旋光性.
对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性, 两者的旋光方向相反,但旋光度(能力)相同.
第15页/共69页
8.2.2 比旋光度
• 由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物 质结构有关,而且与测定的条件(样品浓度,盛放样 品管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.
乳酸的分子模型和投影式
菲舍尔投影式:
牢记
两个竖立的键—表示向纸面背后伸去的键;
两个横在两边的键—表示向纸面前方伸出的键.
在纸面上旋转180º—构型不变；旋转90º或270º或翻身—镜象
第21页/共69页
总结: Fischer投影式的转换规则
1. 不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。 2. 在纸面上转动90。, 270 。，变成其对映体。 3. 在纸面上转动180。构型不变。 4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或
有2重对称轴的分子(C2)
第7页/共69页
σ (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.
例:氯乙烷
有对称面的分子
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(3) 对称中心--i
——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子 出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出 去,在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样 的原子,这个点就是对称中心.
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.
非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对 称轴的分子.
在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重
对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性, 两者的旋光方向相反,但旋光度(能力)相同.
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8.2.2 比旋光度
• 由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物 质结构有关,而且与测定的条件(样品浓度,盛放样 品管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.
乳酸的分子模型和投影式
菲舍尔投影式:
牢记
两个竖立的键—表示向纸面背后伸去的键;
两个横在两边的键—表示向纸面前方伸出的键.
在纸面上旋转180º—构型不变；旋转90º或270º或翻身—镜象
第21页/共69页
总结: Fischer投影式的转换规则
1. 不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。 2. 在纸面上转动90。, 270 。，变成其对映体。 3. 在纸面上转动180。构型不变。 4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或
有2重对称轴的分子(C2)
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σ (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.
例:氯乙烷
有对称面的分子
第8页/共69页
(3) 对称中心--i
——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子 出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出 去,在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样 的原子,这个点就是对称中心.
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.
非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对 称轴的分子.
在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重
有机化学PPT第五章 立体化学基础课件
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, 也可称为手性中心。
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
含有一个手性碳原子的化合物，在空间有2种不同构
型, 它们彼此构成一对对映体。
CH3C* HCOOH
COOH
OH
乳酸
HO C H
CH3
COOH H C OH
CH3
有一个手性碳的化合物必定 是手性化合物，只有一对对映体。
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2
2. CHCl3 3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3 CH2CH3
H
6.
CH3 7.
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
第一节 手性分子和对映体
一、手 性
观察自己的双手, 左手与右手有什么联系和区别？
南京医科大学康达学院化学教研室 有机化学
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
左右手互为镜像与实物关系(称为对映关 系)，彼此又不能重合的现象称为手性。
H
2 COOH
H3C3 1Cl
H 1OH
2 CH2CH3
3CH3
竖，顺，R南-京型医科大学康达学院化学教横研室，有逆机化，学 R-型
南京医科大学康达学院 博学至精 明德至善
课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2
CO2H
H
OH 1
3 CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2 3
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含有一个手性碳原子的化合物，在空间有2种不同构
型, 它们彼此构成一对对映体。
CH3C* HCOOH
COOH
OH
乳酸
HO C H
CH3
COOH H C OH
CH3
有一个手性碳的化合物必定 是手性化合物，只有一对对映体。
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问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH2Cl2
2. CHCl3 3.CH3CHClCH2CH3
4. CH3-CH-CH2CH3 CH2CH3
H
6.
CH3 7.
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第一节 手性分子和对映体
一、手 性
观察自己的双手, 左手与右手有什么联系和区别？
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左右手互为镜像与实物关系(称为对映关 系)，彼此又不能重合的现象称为手性。
H
2 COOH
H3C3 1Cl
H 1OH
2 CH2CH3
3CH3
竖，顺，R南-京型医科大学康达学院化学教横研室，有逆机化，学 R-型
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课堂练习：根据Fischer投影式命名。
2
CO2H
H
OH 1
3 CH3 R-(-)-乳酸
HOCH2 3
立体化学chapter 2
2.1 Basic Concepts and Principles
Several types of isomerism Including constitutional, configurational, and conformational isomerism.
Constitutional isomers (structural isomers) Molecules with the same atomic composition but different bonding arrangements between atoms. Differ in the order in which the atoms are connected so they contain different functional groups and / or bonding patterns
2.1 Basic Concepts and Principles
Practice:
2. Draw formulae of all possible isomers which have the empirical formula C3H6O.
O
S
O CH3
R
O OH H3C C H 3C CH 3 H3C D CH 2
2.1 Basic Concepts and Principles
2.1 Basic Concepts and Principles
Geometric isomers Configurational isomers that differ in the spatial position around a bond with restricted rotation (e.g. a double bond)
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H
H3C
CH3
H
H CH3
H
H
H
H
H
H
HH
HH
HH
构象异构体 （可互相转化）
H3C
CH3 H3C
CH3
cis
trans
构型异构体（顺反异构） （不能相互转化）
精选PPT
2
外消旋体的拆分（Resolution）
COONa
COONa
H OH HO H
HO H
H OH
COONH4
COONH4
巴斯德，L.
H
H3C H
H CH 3
H
H
(3). 对称轴
以设想直线为轴旋转360。/ n，得到与原分子相同的分子，该直线称 为n重对称轴(又称n阶对称轴)。
精选PPT
12
Cl
H
CC
H
Cl
(4). 四重交替对称轴(旋转反映轴)
如果一个分子沿轴旋转90，再用一面垂直于该轴的镜子将分子反射， 所得的镜像如能与原物重合，此轴即为该分子的四重交替对称轴(用S4 表示)。
使用Fischer 投影式的注意事项：
(1) 不能离开纸面翻转。可以沿纸面旋转180，但不能旋转90或270。 (2) 基团两两交换次数不能为奇数次，但可以 是偶数次。
COOH H OH
CH3
翻转
COOH HO H
CH3
翻转
精选PPT
17
COOH
H
OH
CH 3
旋 转180 。
CH 3
HO
H
COOH
所以，既无对称面也没有对称中心的，一般可判定 为是手性分子。
精选PPT
14
2. 判别手性分子的依据
S1= m S2= i
对称元素 对称操作 判别手性的依据
对称面（m） 反映（射） 有对称面无手性
对称轴(Cn）
2 n
旋转
不能作为区别手 性的依据
对称中心(i) （或反演中心）
倒反
交替对称轴(Sn)
（或旋转反射轴） 旋转+反射
H Cl ClHຫໍສະໝຸດ Cl旋 转 9 0 。 Cl
HH
H H
Cl
Cl
精选PPT
H -H
Cl Cl
Cl Cl
H -H
Cl HH
Cl
13
结论：
A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与 其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。 对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。
B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有 交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少 数。
旋转180。
COOH H OH
CH3
第三章 立体化学（1）
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 顺反异构
构型异构
立体异构
光学异构
构象异构
精选PPT
1
立体化学(Stereochemistry) —— 以三维空间研究分子结构和性质的科学
立体异构
由原子或基团空间排 列或取向不同所产生的异构 现象。
H H3C
精选PPT
7
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：
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
精选PPT
8
左旋和右旋
➢右旋(dextrorotatory)：使偏振光向顺时针方向偏转，表示为(+) ➢左旋(levorotatory) ：使偏振光向逆时针方向偏转，表示为(–)
2 n
有对称中心 无手性
有交替对称轴 无手性
精选PPT
15
1. 含一个手性碳原子的化合 物
➢对映异构体和非对映异构体
F
H
Br
Cl
F
Br
H
Cl
对映异构体—— 互为镜像且不互 相重合
例：2-丁醇
CH3
H
C2H5
HO
伞形式
CH3 H C O H
C2H5
Fischer 投影式
CH3
H
O H
C2H5
十字式
精选P主PT链放在垂直方向上,伸向后方 16
Br
手性碳标记
例： CH3C* HC*HCH3 Cl Cl
Cl
CH3C * HC * HCH2CH3
Cl Cl
精选PPT
5
非手性分子
镜像
F
F
转 60o
H
Cl
Cl
Cl
H
Cl
非手性分子
两者 互相 重合
F
H
Cl
Cl
非手性分子：与镜像相重合 （非手性分子不含有手性碳）
精选PPT
非手性分子
Br Cl
Br
Cl
Louis Pasteur (1822～1895)
外消旋的酒石酸钠铵
1848年，巴斯德 借助放大镜拆分
精选PPT
3
1. 手性分子和非手性分 子
手性分子
镜像
F
F
转 180o
H
Br
Cl
Br
H
Cl
手性分子
两者不
F
能重合
Cl
Br
H
手性分子（chiral molecules）： 有手性现象的分子
精选PPT
精选PPT
10
分子的手性和对称性
1、对称元素
(1). 对称面 ： 假如有一个平面可以把分子分割成两部分，而一部分正好是另
一部分的镜像，这个平面就是分子的对称面。
精选PPT
11
(2). 对称中心 若分子中有一点，通过该点画任何直线，如果在离此点等距离的两
端有相同的原子，则该点称为分子的对称中心。
H
手性(chirality)：实物和 其镜像不能重叠的现象
Chiral is derived from the Greek word cheiros, meaning “hand”.
4
手性碳 —— 手性分子的特征
F HC
Cl
F H C*
Br
连有四个不同基团的碳原子 ➢手性碳(chiral carbon) ➢手性中心 (Chiral center)
[a]t =
a
t
lc
specific rotation
例：
COOH
H
OH
HO
H
COOH
at : 实验观察到的选光度 l : 样品管长度（dm, 分米） c : 样品浓度（g / cm3） t : 测试时温度 : 波长
[a]25D = +12o (水,20%)
( 钠光，D线，=589nm)
(R, R)-(+)-酒石酸
例：
COOH
H
OH
HO
H
COOH
COOH
HO
H
H
OH
COOH
左旋
(R, R)-(+)-酒石酸 (S, S)-(-)-酒石酸
旋光异构体（对映异构体）
入射光方向 右旋
aa
一对对映体对偏振光的作用不同，一个使偏振光向顺时
针方向偏转，另一个使偏振光向逆时针方向偏转，两者偏转
数值相同。
精选PPT
9
手性分子旋光能力的表示方式 —— 比旋光 [a]t
转 180o
Cl Br
两者完 全重合
Cl Br
Br Cl
Cl Br
6
偏振光和比旋光度
光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。
平面偏振光
如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起偏镜)就不是 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，象这种只在一个平面 上振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。