第十一章--对映异构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 对映异构,【学习目的与要求】,1.了解手性、对映体、外消旋体、内消旋体等基本概念；,2.能判断给定物质的旋光性，写出其所有异构体；,3.掌握对映体构型的表示方法。,第十一章 对映异构,第十一章 对映异构,构造异构,同分异构,立体异构,碳链异构,官能团异构,位置异构,互变异构,构象异构构型异构,顺反异构,对映异构,第一节 分子的手性与对称因素,第二节 旋光度和比旋光度,第三节 含手性碳原子化合物,的对映体,第十一章 对映异构,第四节 含两个手性碳原子化合,物的对映异构,第一节 分子的手性与对称因素,平面偏振光：,只在某一平面上振动的光,简称偏振光。,普通光 尼可尔棱镜 偏振光,物质的这种能使偏振光的振动平面发生旋转的性质称为,旋光性,，具有旋光性的物质称为,旋光性物质,，也称,光学活性物质,。,如乳酸、甘油醛、2-氯丁烷等。,水、乙醇、氯仿等称非,旋光性物质。,偏振光 旋光性物质 旋转后的偏振光,实验证明，如果某种分子不能与其镜像完全重叠，这种分子就具有旋光性。分子这种实物与其镜像不能完全重叠的特殊性质称为,分子的手性,，就像人的左右手互为实物和镜像的关系。,具有手性的分子叫,手性分子,。,(2)考察分子是否有,对称性,（即考察分子是否存在对称因素对称面和对称中心等）来判断分子是否具有手性。,判断一个分子是否具有手性的方法,：,(1)直观的方法是制作该分子的实物和镜,像,两个模型，观察它们是否能够完全重叠,（,不现实,）。,一般来讲，不存在对称面和对称中心的分子是手性分子，即具有旋光性。,分子的对称面,能将分子分成互为实物和镜像关系两部分的一个平面。,（a）1,1-二溴乙烷的对称面,（b）,E,-1-氯-2-溴乙烯的对称面,由于1,1-二溴乙烷和,E,-1-氯-2-溴乙烯的分子中都存在对称面，所以它们都是非手性分子，都,没有旋光性,。,分子的对称中心,假设分子中存在一点，过该点作任一条直线，在该点等距离的两端有相同的原子或基团。,分子中存在对称中心，是非手性分子，,没有旋光性在绝大多数情况下，分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。,手性碳原子,是指和四个不同的原子或基团连接的碳原子，常用“,”号予以标注,例如：,含一个手性碳原子的分子手性。,含多个手性碳原子的分子不一定都具有手性。,不含手性碳原子的分子也不一定不具有手性。,第二节 旋光度和比旋光度,当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做,旋光度,，通常用“,”表示,。,旋光度的大小可以用旋光仪来测定：,光源 起偏镜 偏振光 盛液管 旋转后的 检偏镜 通过检偏镜,偏振光 的偏振光,通常规定溶液的浓度为1gml,-1,，旋光管的长度为1dm，在此条件下测得的旋光度称为,比旋光度,。,=,使偏振光振动平面按逆时针方向旋转的物质称,左旋体,，用“,”表示；使偏振光振动平面按顺时针方向旋转的物质称,右旋体,，用“,”表示。,肌肉分解出来的乳酸是右旋体，称为右旋乳酸。可表示为：（+)-乳酸。,若被测物质是纯液体，上式中可用该液体的密度替换其浓度来计算比旋光度。,第三节 含手性碳原子的化合物的对映体,一、对映体和外消旋体,对映体：,互为实物和镜像关系的异构体称为,对映异构体,。,外消旋体：,由等量对映体组成的混合物，用（）表示。,外消旋体无旋光性。,2-氯丁烷的一对对映体,（,透视式）,(1),透视式,透视式是将手性碳原子置于纸平面，与手性碳原子相连的四个键，有三种不同的表示法：用细实线表示处于纸平面，用楔形实线表示伸向纸面前方，用楔形虚线表示伸向纸面后方。例如，乳酸分子的一对对映体可表示如下：,二、构型的表示方法、构型的确定和标记,一般可采用,透视式,和,费歇尔投影式,来表示。,1对映异构体的构型表示方法,(2),费歇尔投影式,费歇尔投影式是利用分子模型在纸面上投影得到的表达式，其投影原则如下：,将碳链竖起来，把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小的碳原子放在最上端。,与手性碳原子相连的两个横键伸向前方，两个竖键伸向后方。,横线与竖线的交点代表手性碳原子。,二、构型的表示方法、构型的确定和标记,一般可采用,透视式,和,费歇尔投影式,来表示。,1对映异构体的构型表示方法,例：,乳酸的构造式,乳酸分子的一对对映体的透视式和费歇尔投影式的对比,a.在书写费歇尔投影式时，必须将模型按规定的方式投影，不能随意改变投影原则（即横前竖后，交叉点为手性碳原子）。,b.费歇尔投影式不能离开纸面翻转，否则构型改变。,c.费歇尔投影式可在纸面内旋转180或它的整数倍,其构型不会改变；若旋转90或它的奇数倍，其构型改变。,使用费歇尔投影式应注意以下几点：,2构型的标记方法,D（）甘油醛 L（）甘油醛,(1),D,-,L,标记法,二、构型的表示方法、构型的确定和标记,即在 型的旋光异构体中，将其主链竖向排列，,以氧化态较高的碳原子（或命名中编号最小的碳原子）放在上方，写出费歇尔投影式。取代基（X）在碳链右边的为,D型，在左边的为L型。例如：,(2),R,、,S,标记法,R、S,标记法的规则:,a根据次序规则，将手性碳原子上所连的四个原子或基团（a、b、c、d）按优先次序排列。设：abcd。,b将次序最小的原子或基团（d）放在距离观察者视线最远处，并令其（d）和手性碳原子及眼睛三者成一条直线，这时，其他三个原子或基团（a、b、c）则分布在距眼睛最近的同一平面上；,c按优先次序观察其它三个原子或基团的排列顺序，如果abc按顺时针排列，该化合物的构型称为R型，如果abc按逆时针排列，则称为S 型。,(1),当优先次序中最小原子或基团处于投影式的,竖线,上时,，其他三个基团若为,顺时针,方向排列，,R,构型；,逆时针,方向排列，,S,构型；,(2),当优先次序中最小原子或基团处于投影式的,横线,上时，其他三个基团若为,顺时针,方向排列，,S,构型；,逆,时针方向排列，,R,构型。,当化合物的构型以费歇尔投影式表示时：,R,-2-丁醇,S-,2-丁醇,R,-甘油醛,S,-甘油醛,第四节 含两个手性碳原子化合物的对映异构,一、含两个不相同手性碳原子化合物的对映异构,对映体 对映体,非对映体,1,R,2,R,1,S,2,S,1,S,2,R,1,R,2,S,（a）（b）（c）（d）,1-苯基-2-甲氨基-1-丙醇（即麻黄碱和伪麻黄碱）分子中含有两个不相同的手性碳原子,，用费歇尔投影式表示如下：,第四节 含两个手性碳原子化合物的对映异构,二、含有两个相同手性碳原子化合物的对映异构,对映体 同一化合物,非对映体,（2,R,3,R,）（2,S,3,S,）（2,R,3,S,）（2,S,3,R,）,（a）（b）（c）（d）,2,3-二羟基丁二酸(酒石酸)是含两个相同手性碳原子的化合物，,用费歇尔投影式表示如下：,这种虽然含有手性碳原子，但却不是手性分子，没有旋光性的化合物叫,内消旋体,。,如果分子中含有n个不同的手性碳原子，必然存在着,2,n,个构型异构体，组成,2,n,-1,个外消旋体。,内消旋体和外消旋体都没有旋光性，但它们的本质不同。前者是一个单纯的非手性分子，是纯净物。而后者是两种互为对映体的手性分子的等量混合物，可以用特殊的方法拆分成两种化合物。,