第六章立体化学

不对称碳原子（手性碳）不是判断分子手性的依据
NH CH2
CH2 CO
H
C
CO CH2
CH2 NH
Cl S4
Cl Cl
Cl
手性中心:如果是由于原子或原子团围绕某一 点的非对称排列而产生分子的手性,这个点就 称为手性中心.不对称碳是手性中心的特例。
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。
.
CH3
.Cl
Cl
Cl Cl
Cl Cl
.
Cl
. Cl Cl
Cl
Cl
Cl
.
4） 交替对称轴(旋转反映轴Sn) Cn+
——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.
二 不对称碳原子
不对称碳原子: (asymmetric carbon atom)
C*
与四个互不相同的一价
基团相连的碳原子叫
不对称碳原子﹡.
不对称碳原子是一种手性中心, 但手性中心不一定是不对称碳原子.
有不对称碳的分子不一定是手性分子.
问题6.1
饱和碳原子具有四面体结构. (sp3杂化)
例: 乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH) 的立体结构：
6.1 异构体的分类
构造异构体 （平面）
碳架异构 位置 官能团
异构体
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
对映异构 非对映异构
6.2 手性和对称性
一 对映体和手性 二 不对称碳原子 三 对称性因素 四 判别手性分子的依据
一 对映体和手性
1848年Pasteur得到的 酒石酸盐晶体
生活中的镜像
生活中的 对映体
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.
三 对称性因素
1 对称性和对称元素
1 ）对称轴(旋转轴) Cn
——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.
有4重交替对称轴的分子
5） 甲烷及其衍生物的对称性
H
H
C
H 4个C3 3个C2
6个
H
甲烷衍生物的对称性
C(aaab)型1C3+3 C(aabb)型1C2+2
C(aabc)型1
C(abcd)型无对称因素
C3b b
a a
C
a a
C
a C2 a
C
a
b
b
a
d
c
b
C
c
四 判别手性分子的依据
A: 非手性分子——凡具有对称面、对称中心或 交替对称轴的分子.
第六章 立体化学
王亚琴
主要内容
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 具有两个手性中心的对映异构 6.6 手性中心的产生 6.7 手性合成 6.8 外消旋体的拆分 6.9 脂环化合物的立体异构 6.10 构象对映体和构象非对映体 6.11 不含手性中心化合物的对映异构 6.12 对映异构体在研究反应机理中的应用
镜象
左右手互为镜象
井冈山风景
桂林风情
镜象与手性的概念
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, 而能叠合的叫非手性分子.
•在有机化学中,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.
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,则在与该点前一线段 等距离处,可以遇到一个同样的 原子,这个点就是对称中心.
有对称中心的分子
问题6. 4 找出下列化合物的对称中心
.H
H
H
H
H
H
.H
CH3
H
H3C
H
H CH3
旋光物质：具有光学活性(旋光性)的物质。
3. 旋光仪polarmeter：定量测量液体或溶液的 旋光程度的仪器
4. 旋光度（observed rotation） 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度， 用“a”表示
左旋：使偏振光平面向左旋称左旋，用 “l” 或“–” 右旋：使偏振光平面向右旋称右旋，用“d”“﹢”
线型分子有C∞对称轴
有2重对称轴的(2-丁烯)
问题6.2 找出下列化合物的对称轴.
H
C Cl
Cl
Cl
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.如:
不在对称面上的原子数一定为偶数。
问题6.3 下列化合物有几个对称面σ?
4、3、4、2、3、2
B: 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.
C:对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作 •用在. 有机化学Biblioteka Baidu,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.
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。
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。
6.3 手性分子的性质—光学活性
旋光性 (optical activity) 是识别对映异构体 的重要方法
1.偏振光 （Plane-polarized light）
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。
普通光通过尼科尔棱镜形成的只在一个方向上传播的平面光
Æð Æ« ¾µ
I0
¼ì Æ« ¾µ
I
¹Û ²ì I=I 0 Cos 2a
¹â Ô´
NicolÀâ¾µ Æ« Õñ ¹â
NicolÀâ¾µ α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
当两Nicol晶轴平行时，观察到的光强度最大。
2. 旋光性（光学活性optical activity） 物质能使偏振光发生偏转的性质
影响旋光度的因素:(a)被测物质; (b) 溶液的浓度; (c) 盛液管长度; (d) 测定温度; (e) 所用光的波长
•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,但旋光能力是相同的.
5.比旋光度 （specific rotation）