有机化学PPT-第八章-立体化学
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非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对称轴 的分子.
对称轴的存在与否对分子是否具有手性没有决定作用.
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重对称轴.没有对称面或 对称中心,只有4重交替对称轴的非手性分子是个别的.
•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.
④对映异构与对映异构体 凡是手性分子,必有互为镜象的构型.分子的手
性是存在对映体的必要和充分条件. 互为镜象的两种构型的异构体叫做对映异构体,
简称对映体. 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.
对映体之 间性质差
异?
例如:乳酸是手性分子,故有对映体存在.
左旋物质--能使偏正光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l ” 或 “-” 表示左旋.
④旋光度-- 偏正光振动方向的旋转角度.用“”表示.
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.
第八章 立体化学
本章主要内容:
1.有机化合物结构异构的分类. 2.对映(旋光)异构及其基本概念. 3.构型的两种表示方法(楔形式和Fischer投影式);构
型的R-S标记法. 4.含有一个或多个手性碳原子化合物的立体异构. 5.环状化合物无或含其它手性碳原子的化合物的立
体异构. 6.外消旋体的拆分与不对称合成的基础知识.
构 象 是 指 相 同 构 造 的 分 子 由 于 σ键的旋转导致 原子或原子团在空间排布方式的不同,构象的改变 不需要断裂化学键.
构造指的是分子中原子相互联结的方式和次序， 构造的变更需要断裂化学键.
（2）有机化合物的同分异构现象及分类
构造异构
constitution
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 官能团异构(如:乙醚/乙醇) 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
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.
(1) 比旋光度—在溶液浓度规定为1g/mL,盛液管的长 度规定为1dm的条件下测得的旋光度叫比旋光度.一般 用[]表示.
比旋光度[]只决定于物质的结构,各种化合物的 比旋光度是它们各自特有的物理常数.
同分异构
isomerism
构型异构 顺反,Z、E异构(烯烃) configuration 对映异构
立体异构
Stereo- 构象异构(如:乙烷的交叉式与重叠式)
conformation
本章主要讨论立体化学中的对映异构.
8.1 镜象、手性、对称因素与对映体
①镜象:物体通过镜面反映出来的形象. 特征是以镜面为对称轴,实物与镜象互相对称,
8.2 旋光性和比旋光度
8.2.1 旋光性
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
偏正光的形成
偏正光的旋转
旋光的相关概念及旋光性的表示方法: ①旋光性:能旋转偏正光的振动方向的性质. ②旋光性物质(或光活性物质):具有旋光性的物质.
③右旋物质--能使偏正光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋.
但不能重合. 例1:自然中的镜象
例2:生活中的镜象
左右手互为镜象
②手性(Chirality)与手性分子的概念
左手和右手不能叠合
左右手互为镜象
• 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,不能与镜象叠合的分子叫手性分子, 而能叠合的分子叫非手性分子.
例: 乳酸[2-羟基丙酸 CH3-CHOH-COOH]的立体结构: [饱和碳原子(sp3杂化)具有四面体结构.]
有对称面的分子
(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.
1,3-二甲基环丁烷
1,2-二氯乙烯
有对称中心的分子
(4) 交替对称轴(旋转反映轴)-- Sn ——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.
8.0 有机化合物结构的概念与分类
（1）立体化学的基本概念
立体化学的研究对象是有机化合物分子的三维 空间结构(立体结构)及其对化合物物理性质和化学 反应的影响.
立体异构体——分子的构造相同,只是立体结构 不同的化合物是立体异构体;包括构型和构象异构.
构型是指分子中原子或原子团在空间的排列方 式，构型的改变需要断裂化学键.
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
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,乳酸是手性分子.
一个分子是否能与镜象叠合,与分子的对称性相 关,通过考察分子的对称性可以判断是否手性分子.
③ 分子的对称性与手性的关系
考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种: (1) 对称轴(旋转轴)--Cn
(2) 比旋光度的测定与换算 用任一浓度的溶液,在任一长度的盛液管中进行
测定,然后将实际测得的旋光度,按下式换算成比 旋光度[]:
——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,这条直线就是分子的nº n=2
有2重对称轴的分子(C2)
(2) 对称面(镜面)--σ
——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
4
n=4
(Ⅰ) 旋转90º后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ)
该分子为有4重交替对称轴的分子
以下分子中存在哪些对称因素?
Cl Cl Cl
Cl
绕轴旋转90º
Cl Cl Cl
Cl
重合
镜面
Cl
C2; 2σ;无i;S4
Cl Cl Cl
结论:对称因素与手性的关系
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.
对称轴的存在与否对分子是否具有手性没有决定作用.
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重对称轴.没有对称面或 对称中心,只有4重交替对称轴的非手性分子是个别的.
•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.
④对映异构与对映异构体 凡是手性分子,必有互为镜象的构型.分子的手
性是存在对映体的必要和充分条件. 互为镜象的两种构型的异构体叫做对映异构体,
简称对映体. 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.
对映体之 间性质差
异?
例如:乳酸是手性分子,故有对映体存在.
左旋物质--能使偏正光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l ” 或 “-” 表示左旋.
④旋光度-- 偏正光振动方向的旋转角度.用“”表示.
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.
第八章 立体化学
本章主要内容:
1.有机化合物结构异构的分类. 2.对映(旋光)异构及其基本概念. 3.构型的两种表示方法(楔形式和Fischer投影式);构
型的R-S标记法. 4.含有一个或多个手性碳原子化合物的立体异构. 5.环状化合物无或含其它手性碳原子的化合物的立
体异构. 6.外消旋体的拆分与不对称合成的基础知识.
构 象 是 指 相 同 构 造 的 分 子 由 于 σ键的旋转导致 原子或原子团在空间排布方式的不同,构象的改变 不需要断裂化学键.
构造指的是分子中原子相互联结的方式和次序， 构造的变更需要断裂化学键.
（2）有机化合物的同分异构现象及分类
构造异构
constitution
碳链异构(如:丁烷/异丁烷) 官能团异构(如:乙醚/乙醇) 位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
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.
(1) 比旋光度—在溶液浓度规定为1g/mL,盛液管的长 度规定为1dm的条件下测得的旋光度叫比旋光度.一般 用[]表示.
比旋光度[]只决定于物质的结构,各种化合物的 比旋光度是它们各自特有的物理常数.
同分异构
isomerism
构型异构 顺反,Z、E异构(烯烃) configuration 对映异构
立体异构
Stereo- 构象异构(如:乙烷的交叉式与重叠式)
conformation
本章主要讨论立体化学中的对映异构.
8.1 镜象、手性、对称因素与对映体
①镜象:物体通过镜面反映出来的形象. 特征是以镜面为对称轴,实物与镜象互相对称,
8.2 旋光性和比旋光度
8.2.1 旋光性
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
偏正光的形成
偏正光的旋转
旋光的相关概念及旋光性的表示方法: ①旋光性:能旋转偏正光的振动方向的性质. ②旋光性物质(或光活性物质):具有旋光性的物质.
③右旋物质--能使偏正光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋.
但不能重合. 例1:自然中的镜象
例2:生活中的镜象
左右手互为镜象
②手性(Chirality)与手性分子的概念
左手和右手不能叠合
左右手互为镜象
• 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,不能与镜象叠合的分子叫手性分子, 而能叠合的分子叫非手性分子.
例: 乳酸[2-羟基丙酸 CH3-CHOH-COOH]的立体结构: [饱和碳原子(sp3杂化)具有四面体结构.]
有对称面的分子
(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.
1,3-二甲基环丁烷
1,2-二氯乙烯
有对称中心的分子
(4) 交替对称轴(旋转反映轴)-- Sn ——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.
8.0 有机化合物结构的概念与分类
（1）立体化学的基本概念
立体化学的研究对象是有机化合物分子的三维 空间结构(立体结构)及其对化合物物理性质和化学 反应的影响.
立体异构体——分子的构造相同,只是立体结构 不同的化合物是立体异构体;包括构型和构象异构.
构型是指分子中原子或原子团在空间的排列方 式，构型的改变需要断裂化学键.
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
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,乳酸是手性分子.
一个分子是否能与镜象叠合,与分子的对称性相 关,通过考察分子的对称性可以判断是否手性分子.
③ 分子的对称性与手性的关系
考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种: (1) 对称轴(旋转轴)--Cn
(2) 比旋光度的测定与换算 用任一浓度的溶液,在任一长度的盛液管中进行
测定,然后将实际测得的旋光度,按下式换算成比 旋光度[]:
——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,这条直线就是分子的nº n=2
有2重对称轴的分子(C2)
(2) 对称面(镜面)--σ
——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
4
n=4
(Ⅰ) 旋转90º后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ)
该分子为有4重交替对称轴的分子
以下分子中存在哪些对称因素?
Cl Cl Cl
Cl
绕轴旋转90º
Cl Cl Cl
Cl
重合
镜面
Cl
C2; 2σ;无i;S4
Cl Cl Cl
结论:对称因素与手性的关系
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.