立体化学ppt

F
手性碳标记
H C* Cl
Br
例： CH3C* HC*HCH3 Cl Cl
CH3C* HC* HCH2CH3 Cl Cl
• 含有一个手性碳的分子一定是手性分子
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6.4.2 构型的表示法 (1) 球棒模型和四面体式
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(2) 透视式(伞形式)
CH3
| |
H3C
C
|
C
H
CH2CH3 | H3CH2C
第六章 立体化学
以三维空间研究分子结构和性质的科学 • 分子中原子或基团在空间的排列状况 • 不同的排列对分子性质的影响
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6.1 异构体的分类 (1) 构造异构：原子之间的连接顺序 (2) 立体异构：原子在空间的排列不同 ① 构型异构 • 顺反异构：如双键不能自由旋转 • 对映异构(旋光异构) ② 构象异构：如围绕单键旋转
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H
H
H
H
H
H
HH
HH
HH
构象异构体 （可互相转化）
H
H
H3C
H
H3C
CH3
H
CH3
H3C
CH3 H3C
CH3
cis
trans
构型异构体（顺反异构） （不能相互转化）
3
6.2 手性和对称性 • 手性：一个物体若与自身镜象不能重
合，就叫做具有手性
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6.2.1 分子的手性 • 手性分子：与自身镜象不能重合的分子
④ 局限性 • 有些化合物不易与甘油醛相关联 • 采用不同的转化方法，同一化合物可以是D型，
也可以是L型 • 不适用于含有多个手性碳的化合物
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(2) R-S标记法 ① 透视式
阿斯利康推出“酸相关 性疾病治疗金标准” (胃食管反流性疾病)埃索美拉唑手性药物
一对对映体中只有一个有疗效
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① 偏振光 • 普通光或单色光的光波在所有
可能的平面上振动，让它们通 过一个由方解石片制成的棱镜，
特殊晶形的 CaCO3
Nicol棱镜
17世纪最先从冰岛东海岸开采，又称冰洲石
因为只有同棱镜晶轴相互平行 振动的光线可以透过棱镜，则 通过这种棱镜的光线就只在一
• 同理，与L-(–)-甘油醛构型相关联者称为L型；但 旋光性不一定为(–)
CHO
H
OH [O]
CH2OH
D-(+)-甘油醛
COOH
H
OH
CH2OH
D-(–)-甘油酸
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基准物
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
D-(+)-葡萄糖
CHO
H
OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
COOH
H
OH
CH3
D-(-)-乳酸
由对称要素考察
对称轴 对称面* 对称中心* 交替对称轴
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(1) 对称面 • 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
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(2) 对称中心 • 设想分子中有一个点，从分子中任何一个原子出
发，向这个点作直线，再从这个点将直线延长出 去，则在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
H
Br
|
Br
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CH3
H
3
HO 2
H
OH CH3
CH3
2
HO
H
3
H
OH
CH3
CH3
2
HO
H
3
H
OH
CH3
② 可以在纸面上旋转180°，横竖键不变 ③ 不可以在纸面上旋转90°、270°或翻身，横竖 键将改变
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6.4.3 构型的标记法 • Fisher投影式，画出两种构型，何左旋何右旋？ • 旋光仪，测出两种旋光方向，构型如何？ (1) D、L-标记法 ① 1906年，Rosanoff A.M.指定甘油醛为标准
一个是左旋体 -
• 等量的左旋体和右旋体的混合物，没有旋光
性(抵消)，称作外消旋体，用±表示
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(2) 旋光仪：检测旋光方向和旋光度的仪器
旋光度,
入射偏振光
石英样品管 （装有旋光性物质）
透射偏振光 （已偏转）
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(3)比旋光 [a]t
[]t =
t
lc
t : 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）
CHO
HO
H
CH2OH
L-(-)-甘油醛
COOH
HO
H
CH3
L-(+)-乳酸
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③ X-射线技术直接测定绝对构型 1951年 Bijvoet J.M.(荷兰)
• 确定了(+)-酒石酸铷钠的绝对构型，再根据甘油 醛与酒石酸构型之间的关联，得知(+)-甘油醛的 构型就是Rosanoff指定的D型。
• 凡与(+)-甘油醛关联得出的构型也都是绝对构型
个方向上振动，这种光叫偏振光
普通光
平面偏振光
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②旋光性物质：具有旋光性的物质 • 旋光度：偏振光振动方向的旋转角度α
介质 介质 介质
偏振光仍在原方向上振动 介质对偏振光没有作用
使偏振光的振动方向右旋 右旋体，用+表示
使偏振光的振动方向左旋 左旋体，用—表示
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• 一对对映体 一个是右旋体 + α相等
镜像
F
F
转 180o
H
Br
Cl
Br
H
Cl
手性分子
两者不 能重合
F
Cl
Br
H
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• 非手性分子：与自身镜象能重和的分子
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
Br Cl
Br
Cl
转 180o
Cl Br
Cl Br
两者完 全Baidu Nhomakorabea合
Br Cl
Cl Br
6
6.2.2 对称要素与分子的手性 • 分子能否与其镜象重叠，与分子的对称性有关
CHO H OH
CH2OH
| |
CHO
| HO
H
|
|
CH2OH
D-(+)-甘油醛 L-(–)-甘油醛
• D、L只表示构型 不表示旋光方向
• (+)、(–)只表示旋
光方向不表示构型
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② 其他手性化合物的构型可以与甘油醛进行关联
• 凡与D-(+)-甘油醛反应得到的化合物，或可以转 变为D-(+)-甘油醛的化合物，在不涉及手性碳连 接的四个键断裂的前提下，该化合物的构型为D 型；但旋光性不一定为(+)
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(3) 手性分子的对称要素 • 既没有对称面，又没有对称中心的分子，通常
是手性分子 • 凡是手性分子，必有互为镜象的构型，称为对
映异构体
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6.2.3 手性分子的性质-光学活性
(1) 旋光性
对映体 一般的物理性质相同，但对偏振光的
作用不同
熔点，沸点，相对密度
折光率，溶解性，光谱图
与非手性试剂作用时，化学性质相同 生理活性不同：全球第三大制药公司
t : 测试时温度 : 波长 ( ): 溶剂
葡萄糖水溶液
[]20D = +52.5o (水)
( 钠光，D线，=589nm)
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6.4 具有一个手性中心的对映异构 分子的构型 6.4.1 手性碳原子与手性分子
F
H
C Br
Cl
连有四个不同基团的碳原子 ➢手性碳(chiral carbon) ➢手性中心 (Chiral center)