有机化学：第五章旋光异构.ppt

第七章 旋光异构,产生构造异构的原因是： 分子中原子或原子团相互连接的次序和方式不同 产生立体异构的原因是： 分子中原子或原子团在空间的排列方式不同一、结构异构（构造异构）,1. 碳链异构：碳链的骨架不同；,异丁烷,丁烷,环己烷,甲基环戊烷,一、结构异构（构造异构）,2. 位置异构：取代基或官能团在碳链或碳环上的位置不同；,异丙醇,丙醇,邻、间、对甲酚,一、结构异构（构造异构）,3. 官能团异构：官能团不同；,甲醚,乙醇,丙醛,丙酮,一、结构异构（构造异构）,4. 互变异构：一种官能团迅速相互变换为另一种官能团；,二、立体异构,二、立体异构,第二节 旋光异构,它们的物理性质和化学性质基本相同，只是对平面偏振光的旋转方向（旋光性能）不同这两个异构体分子式、构造式相同，却是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为 对映异构体 对映异构体中，一个使偏振光向右旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称为 旋光异构为什么要研究对映异构呢？,1天然有机化合物大多有旋光现象； 2物质的旋光性与药物的疗效有关； （右旋维生素C可治抗坏血病,而左旋的不行）； 3用于研究有机反应机理一、旋光性、旋光仪、旋光度和比旋光度基本概念介绍,1. 平面偏振光,2. 物质的旋光性,能使平面偏振光 振动平面 旋转的性质称为物质的 旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。

2. 物质的旋光性,能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体， 能使偏振光振动平面向左旋转的物质称左旋体， 使偏振光振动平面旋转的角度称为 旋光度， 用表示3. 旋光仪,旋光仪主要部分是有两个尼可尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组装而成 其测定原理见 P145.,4. 比旋光度,旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液管的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关 比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下：,当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为1分米时，所测物质的旋光度即为比旋光度 若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式中的C换成液体的密度d即可 最常用的光源是钠光（D），=589.3nm,所测得的旋光度记为 所用溶剂不同也会影响物质的旋光度因此在不用水为溶剂时，需注明溶剂的名称，例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为： = +3.79 (乙醇，5%)例题：,解：C（L）3.2（52.51） 0.06（g/ml）,二、产生旋光异构现象的原因,1. 手性 乳酸有两种不同构型（空间排列） 特征： （1）不能完全重叠； （2）呈物体与镜象关系（左右手关系）。

物质分子互为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为 分子的手性 具有手性（不能与自身的镜象重叠）的分子叫做 手性分子 连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子（或手性中心）用C*表示 凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子2. 分子对称因素与手性及旋光性的关系,物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无对称因素来判断， 最常见的分子对称因素有： 对称面 和 对称中心1）对称面,假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两半，该平面就是分子的对称面； 具有对称面的分子无手性2）对称中心,若分子中有一点P，通过P点画任何直线，如果在离P等距离直线两端有相同的原子或基团，则点P称为分子的对称中心 有对称中心的分子没有手性物质分子在结构上具有对称面或对称中心的，就无手性，因而没有旋光性 物质分子在结构上既无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性2. 分子对称因素与手性及旋光性的关系,三、含一个手性碳原子化合物的对映异构现象,（一）、对映体： 1. 对映体互为物体与镜象关系的立体异构体： 含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子，具有两种不同的构型，是互为物体与镜象关系的立体异构体，称为 对映异构体（简称为对映体）。

对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的所以对映异构体又称为 旋光异构体这两个异构体分子式、构造式相同，却是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为 对映异构体 对映异构体中，一个使偏振光向右旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称为 旋光异构2. 对映体之间的异同点：,（1）物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仅旋光方向相反； （2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理作用的不同等二）、外消旋体：,等量的左旋体和右旋体的混合物称为 外消旋体，一般用（）来表示外消旋体与对映体的比较（以乳酸为例）： 旋光性 物理性质 化学性质 生理作用 外消旋体 不旋光 mp 18 基本相同 各自发挥其左右 对映体 旋光 mp 53 基本相同 旋体的生理功能,（三）、对映体构型的表示方法：重点,1. 构型的表示方法： 1）立体结构式：,2）Fischer投影式重点,投影原则： 1 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子， 位于纸平面； 2 横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的 前面，竖线表示指向纸平面的后面； 3 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小 的碳原子写在竖线上端。

标准的”费歇尔投影式： 主链竖向排列； 2. 氧化态高的或“1”号碳原子放在上方使用费歇尔投影式应注意的问题：,a 基团的位置关系是“横前竖后”； b 不能离开纸平面翻转180；也不能在纸平面上旋转90或270与原构型相比； C 将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型2. 判断不同投影式是否同一构型的方法：,1）将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型2. 判断不同投影式是否同一构型的方法：,2）任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另三个基团的位置，不会改变原构型180,2. 判断不同投影式是否同一构型的方法：,3）对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的对映体例题：,四、含两个手性碳原子化合物的对映异构现象,（一）、含两个不同手性碳原子的化合物： 这类化合物中两个手性碳原子所连的四个基团不完全相同1.对映异构体的数目：,含n个不同手性碳原子的化合物，对映体的数目有2n个，外消旋体的数目2 n-1个2. 非对映体：,不呈物体与镜象关系的立体异构体叫做 非对映体 分子中有两个以上手性中心时，就有非对映异构现象 非对映异构体的特征： 1 物理性质不同（熔点、沸点、溶解度等）； 2 比旋光度不同； 3 旋光方向可能相同也可能不同； 4 化学性质相似，但反应速度有差异。

二）含两个相同手性碳原子的化合物：,酒石酸、2，3-二氯丁烷等分子中含有两个相同的手性碳原子酒石酸的四种对映异构体：,（3）、（4）为同一物质，因将（3）在纸平面旋转180即为（4） 因此，含两个相同手性碳原子的化合物只有三个立体异构体，少于2 n个，外消旋体数目也少于2 n-1个内消旋体与外消旋体的异同：,相同点：都不旋光 不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两个对映体的等量混合物，可拆分开来酒石酸的四种对映异构体：,从内消旋酒石酸可以看出，含两个手性碳原子的化合物，分子不一定是手性的 故不能说含手性碳原子的分子一定有手性二、产生旋光异构现象的原因,手性 乳酸有两种不同构型（空间排列） 特征： （1）不能完全重叠； （2）呈物体与镜象关系（左右手关系）总结：,分子的手性是分子产生旋光性的根本原因 分子中只存在一个手性碳原子，分子一定是手性分子 分子中含两个手性碳原子的化合物，分子不一定是手性（内消旋体） 分子中没有手性碳原子，也可能具有手性只要存在不对称因素）,五、旋光异构体构型的表示方法,（一）、相对构型：,（人为）规定右旋体甘油醛的构型为D型： 手性碳原子上的羟基在投影式的右侧；（）表示右旋；,左旋体甘油醛的构型为L型： 手性碳原子上的羟基在投影式的左侧；（）表示左旋；,旋光方向与构型之间没有固定关系。

二）、R、S命名规则：重点,1970年国际上根据IUPAC的建议，构型的命名采用R、S法， 这种命名法根据化合物的实际构型或投影式就可命名R、S命名规则：,1. 按次序规则将手性碳原子上的四个基团排序； 2. 把排序最小的基团放在离观察者眼睛最远的位置，观察其余三个基团由大中小的顺序，若是顺时针方向，则其构型为R（R是拉丁文Rectus的字头，是右的意思），若是反时针方向，则构型为S（Sinister,左的意思）例题：,快速判断Fischer投影式构型的方法：,1当最小基团位于横线时，若其余三个基团由大中小为顺时针方向，则此投影式的构型为S，反之为R 2当最小基团位于竖线时，若其余三个基团由大中小为反时针方向，则此投影式的构型为R，反之为S例题：,例题：,含两个以上C*化合物的构型或投影式,用同样方法对每一个C*进行R、S标记， 然后注明各标记的是哪一个手性碳原子。