分子对称性和手性分子
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29
分子常见点群判别
30
分子的对称性及分子性质
1. 对称性及偶极矩
(1) 若分子仅有一个对称轴，则其偶极矩必须位于该轴上 (2) 分子中仅有一个镜面，则其偶极矩必须位于该面上 (3) 若分子中对称元素交于一条线，则其偶极矩必位于该交线上 (4) 若分子中的对称元素交于一点，则其偶极矩为零，分子为非极性分子
26
13. Ih 群
•全部对称元素： 6C5, 10C3, 15C2, 15σ, i
27
14. Cs 群
• 只含一个镜面
15. Ci 群
• 只含一个对称中心
28
16. C1群
• 分子中仅有的对称操作是恒等操作，则分子属C1群 • 事实上，绝大多数有机和无机化合物分子都属于C1群
Cs、Ci和C1群没有旋转轴 因此有时将Cs、Ci和C1群称为无轴群
长到反方向等距离处而使分子复原,这一点就是对称中心i，
这种操作就是反演操作.
12
(4)映轴S n 和旋转反映操作 Sˆ n
映轴对应的对称操 作是 旋转反映操作， 即分子绕轴旋转360°/n， 再对垂直于该轴的镜面 做反映而能使分子复原 的操作
13
分子点群
•在分子对称操作中，至少有一点保持不动(分子的所有对 称元素交于一点)，因此分子的对称操作群称为点群
C3v群分子呈三角锥形
17
例3：不具有对称中心的线型分子
• 全部对称元素：C∞ ， ∞σ， 属C∞v点群
18
3. Cnh群
• 判据：Cn+ σh
• 例1.反式二氯乙烯，全部对称元素C2, σh, i 属 C2h群
C2⊥分子平面, σh过分子平面, 必有i
19
4. Dn群
• 判据：Cn+ nC2 ⊥Cn
对称操作所依赖的几何 要素(点、线、面)称为对称 元素。分子中的四类对称操 作及相应的对称元素如下:
对称元素: 旋转轴 对称操作: 旋转
9
（1）旋转轴C n 和旋转操作 Cˆ n
分子中若存在一条轴线，绕此轴旋转一定角度能使 分子复原，就称此轴为旋转轴, 符号为Cn . 旋转可以实际 进行，为真操作；相应地，旋转轴也称为真轴.
14
1. Cn群
判据：只有一个Cn轴 例如：H2O2，只有一个C2 轴，属C2群
注意：C2轴位置在两O-O原子中点与两H原子的中点连线方向 15
2. Cnv群
判据：Cn+ nσv
例1. H2O：全部对称元素：C2, 2σv 属C2v
H2S, SO2, NO2等V型分子均属于C2v 群
16
例2.NH3 全部对称元素C3, 3σv 属C3v群
例：部分交错式乙烷 对称元素: C3和3C2 属D3群
C2轴在两C-C原子中点与两H原子的中点连线
20
5. Dnh 群
• 判据：Cn+nC2⊥Cn+σh 例：乙烯全部对称元素：
3C2, 3σ, i 属D2h群
21
6. Dnd群
• 判据：Cn+nC2⊥Cn+σd 例：完全交错式乙烷(反式乙烷) 全部对称元素： C3, 3C2, 3σ, i, 属D3d 群
具有σ、i 和 S4 的分子无旋光性。
只有Cn Dn T(4C3, 3C2) 有旋光性
32
手性分子
定义：不能与其镜像重叠(有对映异构体)的分子 称为手性分子。这种分子具有手性，正如左右手 不能完全重叠一样。
33
乳酸分子即为手性分子，有对映体。 乙醇没有对映体， 因此是非手性分子。
与4个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(常用*C 表示),正是这种碳原子使乳酸分子产生了手性。*C只是手 性原子(又称手性中心)的一种。
只有Cn(包括C1)、Cs和Cnv的分子有偶极矩 对称元素是否相交于一点为分子是否存在偶极矩的判据
31
2. 对称性与旋光性
旋光性：当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋 转了一个角度。这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性。
➢ 手性分子都具有旋光性
凡是有对称中心和对称 面的分子，必能与其镜 像重合，则无旋光性； 否则，有旋光性。
10. T 群：
独立对称元素有4C3、3C2
Td、T和Th群也称正四面体群(Tetrahedral Point Groups) 25
11. Oh群：
立方体、正八面体分子 全部对称元素： 3C4, 4C3, 6C2, 9σ, I 例：SF6
12. O群：
全部对称元素：3C4, 4C3, 6C2
Oh和O群也称正八面体群
22
7. Sn群
• 判据：只存在一个Sn轴 例：1,3,5,7四甲基环辛四烯对称元素：S4轴，属于S4群
23
8. Td群
•具有正四面体构型的分子全部对称 元素：4C3, 3S4, 6σ •例： 甲烷
24
9. Th群：
判据：4C3 + 3C2 +σh(或i) 独立的对称元素：4C3、3C2、3σh、 i
OH
CH H
CH3
乙醇
CO2H
CO2H
H C*
*C H
OH HO
H3C
CH3
乳酸 34
一、旋光度与比旋光度
（一）旋光度
偏振面被旋光性物质所旋转的角度——旋光度，用“”表示。
顺时针——右旋，用“+”表示。
分子的对称性与手性分子
汇报人：代卫国
1
称自 性然
界 中 的 对
2
称建 性筑
中 的 对
3
称生 性活wenku.baidu.com
中 的 各 种 对
4
称微 性观
世 界 的 对
5
分子的对称性 Molecular Symmetry
6
I. 什么是分子对称性？
分子对称性的定义：分子常常因含有若干相同原子或基团而具有某 种对称性，如果分子经过某种对称操作后，与未经操作的原有分子 无法分辨，则统称为分子对称性。
II. 为什么要研究分子对称性？
研究的意义： 1.能简明的表达分子模型 2.可简化分子构型的测定工作 3.帮助正确的了解分子的性质 4.指导化学合成工作
7
III. 如何描述分子的对称性？
• 分子的对称性是通过对称元素和对称操作来描述的
8
1. 分子的对称操作与对称元素
对称操作：不改变图形 中任何两点的距离而能使图 形复原的操作叫做对称操作；
H2O2中的C2
(旋转轴上的椭圆形为C2的图形符号。类似地，正三角
形、正方形、正六边形分别是C3、C4和C6的图形符号）
10
（2）镜面和反映操作ˆ
分子中若存在一个平 面，将分子两半部互相反 映而能使分子复原，则该 平面就是镜面σ，这种操 作就是反映.
11
(3)对称中心 i和反演操作 iˆ
分子中若存在一点,将每个原子通过这一点引连线并延
分子常见点群判别
30
分子的对称性及分子性质
1. 对称性及偶极矩
(1) 若分子仅有一个对称轴，则其偶极矩必须位于该轴上 (2) 分子中仅有一个镜面，则其偶极矩必须位于该面上 (3) 若分子中对称元素交于一条线，则其偶极矩必位于该交线上 (4) 若分子中的对称元素交于一点，则其偶极矩为零，分子为非极性分子
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13. Ih 群
•全部对称元素： 6C5, 10C3, 15C2, 15σ, i
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14. Cs 群
• 只含一个镜面
15. Ci 群
• 只含一个对称中心
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16. C1群
• 分子中仅有的对称操作是恒等操作，则分子属C1群 • 事实上，绝大多数有机和无机化合物分子都属于C1群
Cs、Ci和C1群没有旋转轴 因此有时将Cs、Ci和C1群称为无轴群
长到反方向等距离处而使分子复原,这一点就是对称中心i，
这种操作就是反演操作.
12
(4)映轴S n 和旋转反映操作 Sˆ n
映轴对应的对称操 作是 旋转反映操作， 即分子绕轴旋转360°/n， 再对垂直于该轴的镜面 做反映而能使分子复原 的操作
13
分子点群
•在分子对称操作中，至少有一点保持不动(分子的所有对 称元素交于一点)，因此分子的对称操作群称为点群
C3v群分子呈三角锥形
17
例3：不具有对称中心的线型分子
• 全部对称元素：C∞ ， ∞σ， 属C∞v点群
18
3. Cnh群
• 判据：Cn+ σh
• 例1.反式二氯乙烯，全部对称元素C2, σh, i 属 C2h群
C2⊥分子平面, σh过分子平面, 必有i
19
4. Dn群
• 判据：Cn+ nC2 ⊥Cn
对称操作所依赖的几何 要素(点、线、面)称为对称 元素。分子中的四类对称操 作及相应的对称元素如下:
对称元素: 旋转轴 对称操作: 旋转
9
（1）旋转轴C n 和旋转操作 Cˆ n
分子中若存在一条轴线，绕此轴旋转一定角度能使 分子复原，就称此轴为旋转轴, 符号为Cn . 旋转可以实际 进行，为真操作；相应地，旋转轴也称为真轴.
14
1. Cn群
判据：只有一个Cn轴 例如：H2O2，只有一个C2 轴，属C2群
注意：C2轴位置在两O-O原子中点与两H原子的中点连线方向 15
2. Cnv群
判据：Cn+ nσv
例1. H2O：全部对称元素：C2, 2σv 属C2v
H2S, SO2, NO2等V型分子均属于C2v 群
16
例2.NH3 全部对称元素C3, 3σv 属C3v群
例：部分交错式乙烷 对称元素: C3和3C2 属D3群
C2轴在两C-C原子中点与两H原子的中点连线
20
5. Dnh 群
• 判据：Cn+nC2⊥Cn+σh 例：乙烯全部对称元素：
3C2, 3σ, i 属D2h群
21
6. Dnd群
• 判据：Cn+nC2⊥Cn+σd 例：完全交错式乙烷(反式乙烷) 全部对称元素： C3, 3C2, 3σ, i, 属D3d 群
具有σ、i 和 S4 的分子无旋光性。
只有Cn Dn T(4C3, 3C2) 有旋光性
32
手性分子
定义：不能与其镜像重叠(有对映异构体)的分子 称为手性分子。这种分子具有手性，正如左右手 不能完全重叠一样。
33
乳酸分子即为手性分子，有对映体。 乙醇没有对映体， 因此是非手性分子。
与4个不同基团相连的碳原子称为手性碳原子(常用*C 表示),正是这种碳原子使乳酸分子产生了手性。*C只是手 性原子(又称手性中心)的一种。
只有Cn(包括C1)、Cs和Cnv的分子有偶极矩 对称元素是否相交于一点为分子是否存在偶极矩的判据
31
2. 对称性与旋光性
旋光性：当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋 转了一个角度。这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性。
➢ 手性分子都具有旋光性
凡是有对称中心和对称 面的分子，必能与其镜 像重合，则无旋光性； 否则，有旋光性。
10. T 群：
独立对称元素有4C3、3C2
Td、T和Th群也称正四面体群(Tetrahedral Point Groups) 25
11. Oh群：
立方体、正八面体分子 全部对称元素： 3C4, 4C3, 6C2, 9σ, I 例：SF6
12. O群：
全部对称元素：3C4, 4C3, 6C2
Oh和O群也称正八面体群
22
7. Sn群
• 判据：只存在一个Sn轴 例：1,3,5,7四甲基环辛四烯对称元素：S4轴，属于S4群
23
8. Td群
•具有正四面体构型的分子全部对称 元素：4C3, 3S4, 6σ •例： 甲烷
24
9. Th群：
判据：4C3 + 3C2 +σh(或i) 独立的对称元素：4C3、3C2、3σh、 i
OH
CH H
CH3
乙醇
CO2H
CO2H
H C*
*C H
OH HO
H3C
CH3
乳酸 34
一、旋光度与比旋光度
（一）旋光度
偏振面被旋光性物质所旋转的角度——旋光度，用“”表示。
顺时针——右旋，用“+”表示。
分子的对称性与手性分子
汇报人：代卫国
1
称自 性然
界 中 的 对
2
称建 性筑
中 的 对
3
称生 性活wenku.baidu.com
中 的 各 种 对
4
称微 性观
世 界 的 对
5
分子的对称性 Molecular Symmetry
6
I. 什么是分子对称性？
分子对称性的定义：分子常常因含有若干相同原子或基团而具有某 种对称性，如果分子经过某种对称操作后，与未经操作的原有分子 无法分辨，则统称为分子对称性。
II. 为什么要研究分子对称性？
研究的意义： 1.能简明的表达分子模型 2.可简化分子构型的测定工作 3.帮助正确的了解分子的性质 4.指导化学合成工作
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III. 如何描述分子的对称性？
• 分子的对称性是通过对称元素和对称操作来描述的
8
1. 分子的对称操作与对称元素
对称操作：不改变图形 中任何两点的距离而能使图 形复原的操作叫做对称操作；
H2O2中的C2
(旋转轴上的椭圆形为C2的图形符号。类似地，正三角
形、正方形、正六边形分别是C3、C4和C6的图形符号）
10
（2）镜面和反映操作ˆ
分子中若存在一个平 面，将分子两半部互相反 映而能使分子复原，则该 平面就是镜面σ，这种操 作就是反映.
11
(3)对称中心 i和反演操作 iˆ
分子中若存在一点,将每个原子通过这一点引连线并延