有机化学上第六章-立体化学PPT课件
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有机化学课件-6烯烃
三、烯烃的命名（CCS系统命名法）： （一）命名原则：
1. 主链选择：含碳碳双键（官能团）在内的最长碳链作为主链；
如：CH3CH2CH2CH2C=CH2 （√） CH2CH2CH（3 没有把碳碳双键都包含在内）
2－丙基－1－己烯 或2－丙基己烯（官能团处于1位时可省略去位次）
2. 主链编号：使碳碳双键处于尽量小的编号；
2×7 +2 - 8
，C7H8 ，Ω＝
＝4； 三个C=C和一个环
2
CH3CH2OH ，C2H6O ，Ω＝
O
CH3C NH2，C2H5ON ，Ω＝
2×2 +2 - 6
＝0
2 2×2 +2 - 5 +1
＝1
2
二、烯烃的同分异构： （一）构造异构：
如分子式为 C4H8 的烯烃的构造异构体有： CH3 CH3CH2CH=CH2 ，CH3CH=CHCH3 ，CH3C=CH2
CH3 CH
CH3
CH2CH3
C H
（E）－2,3－二甲基－3－己烯
和顺反命名法相比较，顺式的可能是Z构型的，也可能是E构型；
§2 烯烃的相对稳定性
一、燃烧热：
燃烧热kJ/mol
稳定性
例： CH3CH2CH=CH2
2718
H3C
CH3
CC
2711
HH
H3C
H
CC
2708
H
CH3
高
烯烃中碳碳双键上的烷基越多，稳定性越高；
6 CH3 如：CH3CH2CH=CHCH2CHCHCH3
1 2 3 4 5 CH37 8
6,7－二甲基－3－辛烯
3. 标明双键的位次；只写双键两个碳原子中位次较小的一个，放
第六章 对映异构体ppt课件
有机化学
第六章 立体化学(4学时）
本章基本内容：
1.异构体分类 2.手性和对称性(旋光仪的工作原理、应用） *3.具有一个手性中心的对映异构 **4.构型和命名法 *5.具有两个手性中心的对映异构 6.手性中心的产生 7.不含手性中心化合物的对映异构
精选PPT课件
1
• 本章重点：手性和对称性的基本概念，具 有一个或多个手性碳化合物的构型和命名 法。
l：样品管长度，单位dm；
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17
对映体举例
镜面
精选PPT课件
18
镜面
CH2CH3
C
H3C
Cl
H
I
CH2CH3
C
Cl
CH3
H
II
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19
6.4 具有一个手性中心的对映异构
• 6.4.1手性分子的表示方法：
CH2CH3
球 棒 CH2CH3 模 型
H
H
CH3
Cl Cl
CH3
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C H 3
COOH
CH2CH2CH2CH3
H C O H H3CH2CH2C C CH2CH3
CH3
CH2CH2CH2CH2CH3
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单 色 光
起偏镜
样品池
检偏镜
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15
旋光仪 The Polarimeter
精选PPT课件
16
比旋光度
[t
：旋光度；
cl
（＋）
表示右旋， （－）
表示左旋
[]：比旋光度；
比旋光度：1mL中
t：温度；
含有1g溶质的溶液
：光波长；
放在1dm长的样品
第六章 立体化学(4学时）
本章基本内容：
1.异构体分类 2.手性和对称性(旋光仪的工作原理、应用） *3.具有一个手性中心的对映异构 **4.构型和命名法 *5.具有两个手性中心的对映异构 6.手性中心的产生 7.不含手性中心化合物的对映异构
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1
• 本章重点：手性和对称性的基本概念，具 有一个或多个手性碳化合物的构型和命名 法。
l：样品管长度，单位dm；
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17
对映体举例
镜面
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18
镜面
CH2CH3
C
H3C
Cl
H
I
CH2CH3
C
Cl
CH3
H
II
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6.4 具有一个手性中心的对映异构
• 6.4.1手性分子的表示方法：
CH2CH3
球 棒 CH2CH3 模 型
H
H
CH3
Cl Cl
CH3
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C H 3
COOH
CH2CH2CH2CH3
H C O H H3CH2CH2C C CH2CH3
CH3
CH2CH2CH2CH2CH3
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单 色 光
起偏镜
样品池
检偏镜
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15
旋光仪 The Polarimeter
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比旋光度
[t
：旋光度；
cl
（＋）
表示右旋， （－）
表示左旋
[]：比旋光度；
比旋光度：1mL中
t：温度；
含有1g溶质的溶液
：光波长；
放在1dm长的样品
有机化学第六章立体化学
*
*
2–溴丁烷
*
*
乳酸
*
*
1,2–环氧丙烷
柠檬油精
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含一个手性中 心的分子具有 一对对映体。
19
乳酸
葡萄糖发酵得到 (＋)–乳酸
(－)–乳酸
mp : 26 ℃
mp : 26 ℃
(±)–乳酸
mp : 18℃ (S)-(+)-Lactic acid is the compound responsible for the burning sensation felt in muscles during anaerobic exercise,and it is also found in sour milk.
Organic Chemistry 有机化学
第六章 立体化学
编辑ppt
1
内容
立体化学(Stereochemistry) —— 以三维空间研究分子结构和性质的科学
异构体的分类
手性和对称性，对映异构，对映异构体，对称因素
手性分子的性质——光学活性：旋光性与比旋光度
具有一个手性中心的对映体，构型的表示法与标记法
编辑ppt
苏阿糖
(2S,3R)
(苏型)
29
赤型与苏型
(赤型)
(苏型)
编辑ppt
30
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
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非对映体
(I)
(III) (II)
31
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?
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
李艳梅有机化学课件第六章
影 同族元素：原子越小，原子核对电子的控制越牢，可极化性越小：
响
因
RI > RBr > RCl > RF
素 孤对电子比成键电子结合得松散，可极化性更强，反应易发生在孤
对电子上。
RO
H
弱键电子比强键电子结合松散，可极化性更强，更易发生反应。
可极化性更强的 键通常更易反应
Elimination occurs when this bond broken
Chapter Alkyl halides 6
第六章 卤代烷
精选可编辑ppt
Organic Chemistry A (1) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
1
Content
6.1 Classification, nomenclature and isomers 6.2 Physical property & Spectrum data 6.3 Chemical properties 6.4 Mechanism of nucleophilic substitution 6.5 Elimination reaction vs nucleophilic
A The charge distribution of a molecule changes under exoteric
electric field. The capacity of charge distribution change is then called “Polarizable nature”
2、共用电子并不完全转移到另一原子，只是电子云密度发 生变化。 即：键的极性发生变化（与C－H键比较）
3、沿碳链传递，并随着链的增长而迅速减弱或消失。 经过三根共价键后，其影响就极弱，可忽略不计。
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：
6、有机化学：立体化学(4H)
四、构型的标记法（R/S法） 1、在透视式中，R/S法标记构型的步骤 按照次序规则，确定手性碳原子所连四个原子或基
团的优先次序；
将最次的原子或基团置于距观察者最远处； 观察其余三个原子或基团由优到次的排列方式，如
为顺时针者：R构型；反之，逆时针者：S构型。
观察
COOH C HO CH3 H
分析：
（Ⅰ）式与（Ⅱ）式、（Ⅲ）式与（Ⅳ）式可分
别组成两对对映体，形成两组外消旋体。
（Ⅰ）式和（Ⅲ）式属于什么关系？
它们构造式相同，但既不能完全重合，又不呈 实物与镜像的关系。像这种立体异构体称为非对映 异构体，简称非对映体。试问还有非对映体吗？ 事实上，（Ⅰ）式和（Ⅳ）式、（Ⅱ）式和
（Ⅲ）式、（Ⅱ）式和（Ⅳ）式也均为非对映体。
H2O)。这表示为，在20℃时以钠光灯为光源测得浓 度是0.1g· mL-1的乳酸水溶液的比旋光度为右旋的 3.8°。 问：式中+3.8°能省略“+”符号吗？ 比旋光度是旋光物质的一个重要物理常数。 制糖工业就是利用测定旋光度的方法来确定糖溶 液的质量浓度。
第二节 手性和对称因素
一、手性的概念 物质的分子和它的镜象不能完全重叠的特征
异 构 现 象
构造异构
立体异构
第一节 物质的旋光性
一、偏振光
Nicol 棱晶
平面偏振光
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。
二、物质的旋光性
糖溶液
旋光度
水
Nicol 棱晶
有机物使偏振面旋转一定角度的性质称为物 质的旋光性或光学活性。具有旋光性的物质叫做 旋光性物质或光学活性物质（如糖、乳酸等） ，
一、丙二烯型化合物
以2,3-戊二烯为例。
第六章 立体化学
不具有上述任何一种对称元素的化合物成为不对称化合 物，也就是手性化合物。 注意：1956年前，人们认为的化合物不对称性是构成对 映体的条件，事实上酒石酸就是例外。后来， R. S. Cahn 引 入手性的概念才能准确的区分化合物的不对称性。
有机化学中使用的最多的是对称中心和对称面：
Cl
Cl C C H
平面偏振光
光是一种电磁波，它振动着前 进，振动方向垂直于前进方向。普 通光在所有可能的平面上振动。
普通光
如果使单色光通过Nicol 棱镜 ，只有同棱镜晶轴平行的平面上振 动的光线才可以通过棱镜，因此通 过这种棱镜的光线就只在一个平面 上振动，这种光就是平面偏振光。
平面偏振光
旋光仪示意图 在盛液管中放入旋 光性物质后，偏振光将发生 偏转。能使偏振光向右旋转的，称为右旋化合物，用 (+) 表示； 能使偏振光向左旋转的，称为左旋化合物 ，用(-) 表示。
第六章 立体化学
一、手性和对称性 二、具有一个手性中心的对映异构 三、 构型和命名法 四、 具有两个手性中心的对映异构 五、 手性中心的产生 六、 不含手性中心化合物的对映异构
七、 立体化学的应用
一、手性和对称性
同分异构体
碳架异构
同 分 异 构 体
构造异构
位置异构
官能团异构 顺反异构
立体异构 光学异构 构象异构
偏振光旋转的角度α称为旋光度。旋光度 α与盛液管的长度、溶液的浓度、光源的波长 、测定时的温度、所用的溶剂的关系。通常用 比旋光度[α]来表示物质的旋光属性。公式如 下：
t
B l
α: 旋光仪的旋光度 ρB: 质量浓度(g/ml) l: 盛液管的长度 Tt: 测定时的温度 λ: 光源的波长
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6章手性分析ppt课件
Br
不重合
CH3
CH3
Cl C H
H C Cl
CH3
CH3
mirror
非手性分子 (achiral molecule)
重合
2021/3/17
精选ppt
4
3. 如何判断分子是否是对映异构体:
a. 手性碳（Chiral Center） b. 分子中是否 含有对称因素：
W Z C* X
Y
1。 对称面： 2。 对称轴： 3。对称中心：
2021/3/17
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H
22
H
C
H
H
C
C
H
C H 3
C H 3
CC C
H
H
C H 3
C H 3
HCC C
C H 3
H3C
CH3
H
CH3
2021/3/17
精选ppt
23
As a rule, an activation energy barrier of 16 to 19 kcal/mole is required to prevent spontaneous room temperature racemization of substituted biphenyls
2021/3/17
精选ppt
24
联苯型的旋光异构体
X1 X2 X3 X4
C原子与X1（或X3）的中心 距离和C原子与X2 （或X4） 的中心距离之和超过290pm，
那么在室温（25oC）以下，
这个化合物就有可能拆分
成旋光异构体。
单位：pm
C-H （104） C-NH2 （156） C-Br （183）
有机课件 6烯烃
CH3–CH=CH–CH3 120
Z-
H
R C—C R
X 叔卤代烷
√
4、 –消除反应的空间选择 ∵消除后生成p键，∴要求消去 ZZ的–H和X应当处在同一平上。 H H X 顺式消除 反式消除 C C C＝C C C
X 卤代烃消除一般按E2历程进行，以反式消除为主。 E1的证据——正碳离子重排 CH3 CH3 KOH CH3–C–CH2–Br C2H5OH CH3–C＝CH–CH3 CH3 CH3 CH3 1,2-甲基迁移 CH –C–CH –CH CH3–C–CH2+ 3 2 3 + CH3
4.密度：烯烃的密度小于1，但比相应的烷烃 大（C=C比C-C短）。
6.5 烯烃的反应
由于烯烃分子中存在着双键，故其化学性质非 常活泼，可以和很多试剂发生化学反应，其中 加成反应是其典型的化学性质，其次还可发生 氧化、聚合反应。
官能团分析
+ - R C H C＝C ①p键
反应 位置
p键
原因
电子云密度 高、易极化 电负性 sp2＞sp3
烷烃少两个氢原子，通式为CnH2n。
碳碳双键也称为烯键，是烯烃的官能团。 最简单的烯烃是乙烯：
H
117
121.7
H
0.108nm
C C
0.133nm
H
H
2.C=C和C-C的区别：
⑴ C=C的键长比C-C键短： 两个碳原子之间增加 了一个π键，也就增加了原子核对电子的吸引力， 使碳原子间靠得很近。C=C键长为0.134 nm, 小于 C-C键长0.154nm。
(E)-2-bromo-1chloroprop-1-ene
CH2CH2CH3
H H2C C C H3CH2C C H CH3
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6章 立体化学
CH3
HO
H
(–)–2–丁醇
CH3 HO C H
CH2CH3
CH3
CH2CH3
C
H5C2
H
OH
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：
CH3
CH3
H Br
Br H
CH2CH3
CH2CH3
S-(+)–2–溴丁烷
R-(–)–2–溴丁烷
沿着纸平面旋转 90° Br
CH3 CH2CH3 H
比旋光度的数值要标明测定时的条件。
例：
果糖水溶液的比旋光度
[α]20
D
=
92.8（。水 ）
( ) 2 丁醇
CH3 HO H
CH2CH3
[α]
20
D
=
13.25 。
（+）2 丁醇
CH3 H OH
CH2CH3
[α]D20 = +13.25。
6.4 具有一个手性中心的对映异构 分子构型
6.4.1 对映体和外消旋体的性质
手性中心(不对称中心): ——与四个不同原子或基团相连的碳原子
CH3 CH3CH2 C Br
H
2–溴丁烷
COOH H C CH3 HO
(–)–乳酸
CH3
1
6
2
5 *3
H4 C
CH2
CH3
柠檬油精
含一个手性中心的分子具有一对对映体
CH3
D C* H
Cl
CH3
*C D
Cl
H
H2C C* H O CH3
COOH OH
HC CH3
(R)–(–)–乳酸
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
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
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
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
高等有机六构象PPT课件
O
O
H
既克服了空 间斥力，又 有氢键作用。
9
构象异构体一般难以分离，但不绝对。有文献报道1,2-二金刚烷 基－1,2-二叔丁基乙烷可分离到固体形式存在的构象异构体，因 为取代基太大，旋转受阻。
t-Bu
t-Bu
t-Bu
Ad Ad
H
t-Bu
H
t-Bu
Ad H
H
Ad
H
t-Bu
以上三种异构体可分离
Ad
H
Ad
OH OH
OH
OH OH
OH
O H HO
H O O
H
OH OH
.
1,2-ae
1,2-ee
均为优势构象
1,3-aa
30
由于桥连或氢键使下列化合物的船式构象能稳定存在。
H
O
O HO
樟脑
顺－1,4-环己二醇
CH3
HO
N
Me
Me Me Me
O
Ph
4-羟基－1,2,2,6,6-五甲基－4-苯基哌啶
顺1,2－二叔丁基环己烷由于一个叔丁基必须处于a键，使椅式构象 张力很大，低温NMR表明其以椅式和扭船式的平衡混合物存在。
为稳定构象，常温下占绝大多数。
.
24
H H
R 56o R
H
H
H
H
顺式ea型
R H
R
H H
H
H R
60o R
H
H
反式ee型
顺式ea型和反式ee型5两取代基的二面角差别不大，所以顺式和 反式取代基之间斥力差异不大，但顺式取代中有1,3作用。故总的 来说，反式更稳定。
当1,2-二取代环己烷的取代基为卤素时，情况与二烷基时相反，二 卤素占直立键成为优势构象。且直立键的比例为I>Br>Cl, 因为卤 素有偶极之间的斥力。
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[α]D20=+52.2°（水） “D”代表钠光波长。钠光波长589nm相当 于太阳光谱中的D线。
比旋光度是旋光性物质的一个物理常数。
-
13
(四) 具有一个手性中心的对映异构 &分 子的构型
(1) 对映体
(2) (2) 构型表示方法
-
14
(1) 对映体&外消旋体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光
度，用[α]表示。
-
11
实际测量时，可用溶液测量其旋光度，再用下式计算其 比旋光度：
[a]tl =
a lC
第六章 立体化学
(一) 异构体的分类
(二) 手性和对称性
(三) 手性分子的性质——光学活性
(四) 具有一个手性中心的对映异构&分子的构型
(五) 具有两个手性中心的对映异构
(六) 手性中心的产生
(七) 手性合成(自学)
(八) 外消旋体拆分(自学)
(九) 脂环化合物的立体异构
(十) 构象对映异构和构象非对映异构
C2
H H3C C
C
CH3 H
C3
Cl HCH
H
C2
CH3
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
-
6
(乙) 对称面（σ）：
H H3C C
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
CH3
H3C 无对称面
COOH HH C OH 一个s
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
式中：[α] λ t ——比旋光度； λ——测量时所采用的光波波长；
t ——测量时的温度；
α——由仪器测得的溶液的旋光度；
l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm)；
C ——溶液的浓度,单位为g.mL-1。
-
12
表示比旋光度时，需要标明测量时的温度、 光源的波长以及所使用的溶剂。
例如，在温度为20°C时，用钠光灯为光源 测得的葡萄糖水溶液的比旋光度为右旋52.2°, 应记为：
(十一)不含手性中心化合物的对映异构
(十二)对映异构在研究反应机理中的应用
-
1
第六章 对映异构
（一）异构体的分类
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
-
2
(二) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
-
4
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
-
5
(2)分子手性的判别依据—— 对称性(一会）
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。 对称性的判别依据对称因素，它主要包括： (甲) 对称轴（Cn）：
-
9
(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。
起偏镜
I0
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
光源
Nicol棱棱
偏振光
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观-察到的光强度最大。
10
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
-
7
(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
-
i CH3
8
对称因素与分子的手性
• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
（1）分子中是否存在对称轴对分子是否具有手 性没有决定作用。
（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。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
-
15
2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
H
实物
镜子
镜象
一般情况下，一对对映体除旋光方向外（数值相等，方
向相反），理化性质基本相同。
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
-
3
(1) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。 手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。 例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外(横前竖后）；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式 C O O H
H
OH
-
CH3
COOH H OH
CH3
Fisch投 er影式
17
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
外消旋体：左旋体和右旋体的等量混合物（旋光度为0）。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性- 溶剂、手性试剂等。
16
(2) 构型表示方法 （二会）
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法：
比旋光度是旋光性物质的一个物理常数。
-
13
(四) 具有一个手性中心的对映异构 &分 子的构型
(1) 对映体
(2) (2) 构型表示方法
-
14
(1) 对映体&外消旋体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光
度，用[α]表示。
-
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实际测量时，可用溶液测量其旋光度，再用下式计算其 比旋光度：
[a]tl =
a lC
第六章 立体化学
(一) 异构体的分类
(二) 手性和对称性
(三) 手性分子的性质——光学活性
(四) 具有一个手性中心的对映异构&分子的构型
(五) 具有两个手性中心的对映异构
(六) 手性中心的产生
(七) 手性合成(自学)
(八) 外消旋体拆分(自学)
(九) 脂环化合物的立体异构
(十) 构象对映异构和构象非对映异构
C2
H H3C C
C
CH3 H
C3
Cl HCH
H
C2
CH3
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
-
6
(乙) 对称面（σ）：
H H3C C
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
CH3
H3C 无对称面
COOH HH C OH 一个s
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
式中：[α] λ t ——比旋光度； λ——测量时所采用的光波波长；
t ——测量时的温度；
α——由仪器测得的溶液的旋光度；
l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm)；
C ——溶液的浓度,单位为g.mL-1。
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表示比旋光度时，需要标明测量时的温度、 光源的波长以及所使用的溶剂。
例如，在温度为20°C时，用钠光灯为光源 测得的葡萄糖水溶液的比旋光度为右旋52.2°, 应记为：
(十一)不含手性中心化合物的对映异构
(十二)对映异构在研究反应机理中的应用
-
1
第六章 对映异构
（一）异构体的分类
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
-
2
(二) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
-
4
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
-
5
(2)分子手性的判别依据—— 对称性(一会）
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。 对称性的判别依据对称因素，它主要包括： (甲) 对称轴（Cn）：
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(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。
起偏镜
I0
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
光源
Nicol棱棱
偏振光
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观-察到的光强度最大。
10
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
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(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
-
i CH3
8
对称因素与分子的手性
• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
（1）分子中是否存在对称轴对分子是否具有手 性没有决定作用。
（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。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
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2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
H
实物
镜子
镜象
一般情况下，一对对映体除旋光方向外（数值相等，方
向相反），理化性质基本相同。
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
-
3
(1) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。 手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。 例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外(横前竖后）；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式 C O O H
H
OH
-
CH3
COOH H OH
CH3
Fisch投 er影式
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注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
外消旋体：左旋体和右旋体的等量混合物（旋光度为0）。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性- 溶剂、手性试剂等。
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(2) 构型表示方法 （二会）
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法：