立体化学专题培训市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第四章第四章 立体化学立体化学第一节第一节 同分异构分类同分异构分类第1页构型异构构型异构几何异构几何异构旋光异构旋光异构对映体对映体非对映体非对映体第2页第二节第二节 物质旋光性物质旋光性一、平面偏振光一、平面偏振光传输方向振动方向偏振光偏振光单色光单色光方解石(Nicol prism)第3页二、旋光性与比旋光度二、旋光性与比旋光度平面偏振光平面偏振光物质物质右右 旋旋左左 旋旋第4页n比旋光度定义：比旋光度定义：第5页 第三节第三节 化合物旋光性化合物旋光性 与其结构关系与其结构关系一、概念一、概念1 1、手性、手性(chiral):(chiral):实物与镜像不能重合。实物与镜像不能重合2 2、非手性、非手性(achiral):(achiral):实物与镜像相互重合。实物与镜像相互重合。3 3、手性分子：分子与其镜像不能重合、手性分子：分子与其镜像不能重合 化合物。化合物。4 4、手性分子与其镜像互为、手性分子与其镜像互为对映体对映体。第6页5 5、一对对映体包含一个左旋体与一个右、一对对映体包含一个左旋体与一个右旋体，其比旋光度绝对值相等，但旋光方旋体，其比旋光度绝对值相等，但旋光方向相反。向相反。6.6.旋光异构体：旋光性不一样立体异构体。旋光异构体：旋光性不一样立体异构体。7 7、分子有手性，则物质含有旋光性。、分子有手性，则物质含有旋光性。8 8、对称分子、对称分子分子内部存在对称原因分子内部存在对称原因)无手无手性，不对称分子才有手性。性，不对称分子才有手性。第7页第8页n乳酸构型式：乳酸构型式：mirror第9页 两个互为镜像两个互为镜像关系又不能相互关系又不能相互重合乳酸分子重合乳酸分子一对对映体一对对映体第10页n三种乳酸：三种乳酸：（右旋体）（右旋体）（左旋体）（左旋体）（外消旋体）（外消旋体）第11页n合成乳酸过程合成乳酸过程racemicracemic()()或或dldl-第12页二、手性（不对称）碳原子二、手性（不对称）碳原子 C C*1.1.定义：碳原子上连有四个不一样原子定义：碳原子上连有四个不一样原子或基团者。或基团者。第13页2含一个含一个C C*分子：一对对映体分子：一对对映体*Fischer第14页Fischer Fischer 投影式：投影式：COOHHCH3HOHOHCH3COOH第15页 Fischer Fischer投影式规则：投影式规则：1 1、横前竖后；、横前竖后；2 2、“+”“+”字交叉点代表字交叉点代表 C C*；3 3、碳链摆在垂直线上，编号最小碳原、碳链摆在垂直线上，编号最小碳原子置于上端；子置于上端；4 4、平面图形反应立体结构。、平面图形反应立体结构。第16页 注意事项：注意事项：1 1、投影式可在纸平面上任意转动、投影式可在纸平面上任意转动（1801800 0 n),n),构型保持不变；构型保持不变；第17页2 2、在纸平面上旋转、在纸平面上旋转90900 0奇数倍后，将得奇数倍后，将得到其对映体。到其对映体。第18页3 3、将投影式中任意两基团交换偶数、将投影式中任意两基团交换偶数次，其构型保持不变；若交换奇数次，其构型保持不变；若交换奇数次，则得其对映体。次，则得其对映体。(+)(-)第19页 第20页第四节第四节 相对构型与绝对构型相对构型与绝对构型 一、相对构型一、相对构型1 1、以、以(+)(+)与与(-)(-)甘油醛作为旋光性物质甘油醛作为旋光性物质构型比较标准构型比较标准;2 2、在投影式中，甘油醛、在投影式中，甘油醛C C*上上 OH OH排排在水平线右侧者为在水平线右侧者为D D型；型；OHOH排在水排在水平线左侧者为平线左侧者为L L型。型。第21页 第22页4 4、当一个旋光性物质发生化学反应时，、当一个旋光性物质发生化学反应时，只要与只要与C C*直接相连任何一个化学键不直接相连任何一个化学键不曾断裂，则其曾断裂，则其C C*构型不变。构型不变。3 3、标准物质构型要求后，其它旋光性、标准物质构型要求后，其它旋光性物质构型经过化学转变方法与标准物质构型经过化学转变方法与标准物质镜像关联来确定。物质镜像关联来确定。第23页比如：比如：第24页二、绝对构型（二、绝对构型（19701970）1、R/S R/S 构型系统命名法：构型系统命名法：1)(1)将将C C*上四个基团按次序规则排序；上四个基团按次序规则排序；(2)(2)将排在最终基团摆在离观察者最远处；将排在最终基团摆在离观察者最远处；(3)(3)按按“最优先最优先 第二优先第二优先 次后次后”对基对基团排序，顺时针排列者为团排序，顺时针排列者为R R构型；逆时构型；逆时针排列者则为针排列者则为 S S 构型。构型。第25页视线方向视线方向第26页 第27页2 2、FischerFischer投影式表示分子构型投影式表示分子构型视线方向视线方向(R)-(R)-甘油醛甘油醛第28页3、经验规则（对经验规则（对fischerfischer投影式）投影式）（1 1）“小小”在左右反原向；在左右反原向；（2 2）“小小”在上下同原向。在上下同原向。第29页例：例：第30页例：例：第31页说明：说明：R/SR/S与与D/LD/L构型表示法无内在联络。构型表示法无内在联络。第32页 第五节第五节 含不一样含不一样C C*分子分子一、含两个不一样一、含两个不一样C C*分子分子例：例：2,3,4-2,3,4-三羟基丁醛三羟基丁醛第33页D-215+215熔点熔点液体液体液体液体第34页D熔点熔点29.129.1130130第35页 ()()与（与（）是一对对映体；）是一对对映体；()()与（与（）是另一对对映体；）是另一对对映体；()()与（与（）、）、(）是非对映体；）是非对映体；(）与（）与（）、）、(）也是非对映体；）也是非对映体；非对映体不呈镜像对映关系，且理化非对映体不呈镜像对映关系，且理化性质存在差异。性质存在差异。第36页二、含两个相同二、含两个相同C C*分子分子例：酒石酸例：酒石酸（）（）第37页（）（）第38页第39页对称面对称面第40页酒石酸酒石酸几个立体异构体理化性质几个立体异构体理化性质酒石酸酒石酸熔点熔点比旋光度比旋光度 溶解度溶解度密度密度pka1pka1(+)(+)168170168170+12+120 0139.0139.01.75981.75982.932.93(-)(-)168170168170-12-120 0139.0139.01.75981.75982.932.93mesomeso1461481461480 0125.0125.01.66661.66663.203.20()()2062060 020.620.61.78801.78802.962.96第41页三、含多个含多个C C*分子分子1 1、含、含n n个不一样个不一样C C*时，理论上存在时，理论上存在2 2n n个个 立体异构体；立体异构体；2 2、分子中存在相同、分子中存在相同C C*时，将产生时，将产生meso meso compoundcompound，且立体异构体数目将少，且立体异构体数目将少于于2 2n n个。个。第42页理论值：理论值：2 28 8=256=256胆甾醇胆甾醇第43页第六节第六节 不含手性不含手性C*C*手性分子手性分子一、丙二烯型化合物一、丙二烯型化合物sp2sp2-第44页2.2.联芳香烃化合物联芳香烃化合物(R)-(+)-1,1-(R)-(+)-1,1-联二萘酚联二萘酚(S)-(-)-1,1-(S)-(-)-1,1-联二萘酚联二萘酚第45页3.3.螺环化合物螺环化合物第46页第六节第六节 手性化合物制备手性化合物制备一、手性源合成一、手性源合成 以天然手性物质以天然手性物质 如如(+)-(+)-酒石酸、酒石酸、(+)-(+)-乳酸乳酸、(+)-(+)-抗坏血酸等抗坏血酸等 为原料，经过构型保持为原料，经过构型保持或构型转化等化学反应合成新手性化合或构型转化等化学反应合成新手性化合物方法。物方法。第47页二、化学拆分法二、化学拆分法1 1、以经典化学反应合成含、以经典化学反应合成含C*C*化合物化合物时，得到产物通常是外消旋。时，得到产物通常是外消旋。(R)-2-(R)-2-羟基丙腈羟基丙腈(S)-2-(S)-2-羟基丙腈羟基丙腈第48页2 2、拆分拆分(resolution)(resolution)：将外消旋体分成单一对映体过程。将外消旋体分成单一对映体过程。3 3、化学拆分：、化学拆分：用等物质量手性物质用等物质量手性物质(拆分剂拆分剂)与外消旋体作用生成非对映体，利用它们与外消旋体作用生成非对映体，利用它们性质上差异将其分离。性质上差异将其分离。第49页(R)(S)（）乳酸）乳酸(+)-1-(+)-1-苯基乙胺苯基乙胺(R,R)-(R,R)-盐盐(S,R)-(S,R)-盐盐比如：乳酸拆分比如：乳酸拆分第50页重结晶分离重结晶分离第51页三、不对称合成三、不对称合成1、概念：将分子中概念：将分子中潜在手性单元潜在手性单元，经过，经过反应转变成手性单元，并产生不等量反应转变成手性单元，并产生不等量旋光异构体过程。旋光异构体过程。2 2、潜在手性单元：含有、潜在手性单元：含有spsp2 2杂化碳原子杂化碳原子化合物，如羰基化合物和烯烃等含有双键化合物，如羰基化合物和烯烃等含有双键化合物，其双键两个面是等同。当化合物，其双键两个面是等同。当第52页从不一样面引入原子或基团时，则可产生从不一样面引入原子或基团时，则可产生手性分子。故手性分子。故spsp2 2杂化碳原子是潜在手性杂化碳原子是潜在手性碳原子；双键两个面是潜手性面。碳原子；双键两个面是潜手性面。3 3、只有在、只有在手性条件手性条件(如手性试剂、手性溶如手性试剂、手性溶剂、手性催化剂或偏振光等剂、手性催化剂或偏振光等)才能取得百分比才能取得百分比不一样对映体，使产物含有旋光性。不一样对映体，使产物含有旋光性。第53页 四、立体异构体与生理活性四、立体异构体与生理活性第54页