有機化學立體異構(gòu)PPT學習教案

1、會計學1有機化學立體異構(gòu)有機化學立體異構(gòu)同同分分異異構(gòu)構(gòu) 結(jié)構(gòu)異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)（構(gòu)造異構(gòu)）（構(gòu)造異構(gòu)）立體異構(gòu)立體異構(gòu)順反異構(gòu)順反異構(gòu) 旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團異構(gòu)酮式酮式-烯醇式互變異構(gòu)烯醇式互變異構(gòu)第1頁/共46頁 第一節(jié)順反異構(gòu)第一節(jié)順反異構(gòu) 一、順反異構(gòu)及其產(chǎn)生條件一、順反異構(gòu)及其產(chǎn)生條件 延胡索酸延胡索酸 失水蘋果酸失水蘋果酸（反式構(gòu)型）（反式構(gòu)型）（順式構(gòu)型）（順式構(gòu)型）結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：HOOCCH=CHCOOH溶解度：溶解度： 0.7g / 100mL 7.8g / 100mL熔點：熔點： 300 130C CHOOCHCOOH

2、HC CHHOOCCOOHH立體結(jié)構(gòu)：立體結(jié)構(gòu)： HOOCCH=CHCOOH第2頁/共46頁分子式相同，原子或原子團的排列順序也相同，分子式相同，原子或原子團的排列順序也相同，但分子中原子或原子團在但分子中原子或原子團在不同，即不同，即構(gòu)型不同。這樣的立體異構(gòu)稱為構(gòu)型不同。這樣的立體異構(gòu)稱為順反異構(gòu)順反異構(gòu)。相同或相似的基團處于雙鍵的同側(cè)稱為相同或相似的基團處于雙鍵的同側(cè)稱為順式順式(cis)構(gòu)型，處于異側(cè)的稱為構(gòu)型，處于異側(cè)的稱為反式反式(trans)構(gòu)型。構(gòu)型。 第3頁/共46頁CHHCCH3CH2CH3CHHCCH2CH3CH3HC = CHHHHC = CHCH3CH3HC = COH

3、CH2CH3CH3CCHCH3HCH3HC = COHCH2CH3CH3第4頁/共46頁C Cabdeabababdedede/第5頁/共46頁CH3HHCH3CH3HCH3H反反-1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷 順順-1,2-二甲基環(huán)丙二甲基環(huán)丙烷烷第6頁/共46頁所以順反異構(gòu)體形成的條件：所以順反異構(gòu)體形成的條件： 1分子中存在著限制碳原子自由旋轉(zhuǎn)的因素分子中存在著限制碳原子自由旋轉(zhuǎn)的因素， 如雙鍵或環(huán)的結(jié)構(gòu)。如雙鍵或環(huán)的結(jié)構(gòu)。 2不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子連接的原子或原子不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子連接的原子或原子 團必須是不相同的。團必須是不相同的。 第7頁/共46頁1、確定每個碳上連接的兩個原子

4、或原子團的優(yōu)先順序。、確定每個碳上連接的兩個原子或原子團的優(yōu)先順序。2、兩個優(yōu)先順序大的基團在雙鍵同側(cè)者為、兩個優(yōu)先順序大的基團在雙鍵同側(cè)者為Z-構(gòu)型，在異側(cè)者為構(gòu)型，在異側(cè)者為E-構(gòu)型。構(gòu)型。 CCedabCCdeab大小大大小小大小Z-構(gòu)型構(gòu)型 E-構(gòu)型構(gòu)型 命名方法命名方法： 二、二、ZE命名法命名法 Z：共同，：共同，E：相反：相反 第8頁/共46頁CCCH3ClCH3HCCCH2CH3CH3OHCCH3CCCOOHHHCH3順順-2-氯氯-2-丁烯丁烯反反-2-丁烯酸丁烯酸順順-2,3-二甲基二甲基-2-戊烯醛戊烯醛E-2-氯氯-2-丁烯丁烯E-2-丁烯酸丁烯酸Z-2,3-二甲基二甲

5、基-2-戊烯醛戊烯醛第9頁/共46頁順反法和順反法和ZE法是兩種不同的命名方法，法是兩種不同的命名方法， 順順= Z, 反反= E順，順，E順，順，ZCCCH3CH2HCH2CH3COOHCCCH3CH2CH2CH3CH3H第10頁/共46頁第二節(jié)第二節(jié) 旋光異構(gòu)旋光異構(gòu) 酒石酸鈉銨酒石酸鈉銨一、物質(zhì)的旋光性一、物質(zhì)的旋光性1848年，年，L.Pasteur 旋旋 光光 性性 不不 同同第11頁/共46頁1 平面偏振光平面偏振光普通光線普通光線平面偏振光平面偏振光尼科爾棱鏡尼科爾棱鏡普通光線的振動平面普通光線的振動平面（無數(shù)個無數(shù)個）平面偏振光的振動平面平面偏振光的振動平面（1個個） 第12頁

6、/共46頁旋光管旋光管旋光管旋光管旋光性旋光性 物質(zhì)使平面偏振光振動方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)物質(zhì)使平面偏振光振動方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。 無旋光性無旋光性乙醇乙醇,阿斯匹林阿斯匹林 有旋光性有旋光性乳酸乳酸,葡萄糖葡萄糖2 旋光性旋光性第13頁/共46頁 右旋體右旋體（+）或）或d 左旋體左旋體（-）或）或l第14頁/共46頁 起偏棱鏡起偏棱鏡檢偏棱鏡檢偏棱鏡3 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度偏振光的振動面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度。偏振光的振動面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度。旋光儀旋光儀旋光度旋光度 ()：第15頁/共46頁比旋光度比旋光度 ( ) 單位濃度和單位路徑長度的旋光度。單位濃度和單位路徑長度的

7、旋光度。 t = l c或 l d 比旋光度是旋光性物質(zhì)的物理參數(shù)，與熔點、比旋光度是旋光性物質(zhì)的物理參數(shù)，與熔點、沸點一樣，可區(qū)別和鑒定不同的旋光性物質(zhì)。沸點一樣，可區(qū)別和鑒定不同的旋光性物質(zhì)。 第16頁/共46頁二、產(chǎn)生對映異構(gòu)的原因二、產(chǎn)生對映異構(gòu)的原因1 1旋光性與手性分子旋光性與手性分子 第17頁/共46頁第18頁/共46頁手性手性 就像人的左右手，看起來非常相似，就像人的左右手，看起來非常相似，但不完全相同，兩者互為鏡像，但不能完全但不完全相同，兩者互為鏡像，但不能完全重疊的特性。重疊的特性。 第19頁/共46頁2手性分子的結(jié)構(gòu)特征手性分子的結(jié)構(gòu)特征 手性碳原子手性碳原子 (C )

8、 與與4個不相同的原子或原子團相連的碳原子個不相同的原子或原子團相連的碳原子*含手性碳，含手性碳， 不含有手性碳，不含有手性碳，手性分子手性分子 非手性分子非手性分子 CCOOHCH3HOHCOHCH3HH 含有含有一個一個手性碳原子的分子一定是手性分子。手性碳原子的分子一定是手性分子。第20頁/共46頁有對稱面的分子為非手性分子有對稱面的分子為非手性分子所有的原子共同處于的所有的原子共同處于的平面平面通過分子中心，且將分通過分子中心，且將分子平均分成成實物與鏡象子平均分成成實物與鏡象關(guān)系的兩部分的關(guān)系的兩部分的平面平面對稱面對稱面CCHClClH第21頁/共46頁 尋找手性碳原子（飽和碳原子

9、尋找手性碳原子（飽和碳原子)。 若有，若有，一般一般為手性分子，為手性分子， 若無，若無，一般一般為非手性分子為非手性分子 尋找對稱面。有，定為非手性分子。尋找對稱面。有，定為非手性分子。 第22頁/共46頁CCHCH3CH3HHOCH2CHCHOOHphCHCH3DCH3CH2CH2ClCH3CH2CHCH3Cl判斷下列物質(zhì)是否具有旋光性，判斷下列物質(zhì)是否具有旋光性， 含手性碳原子的用含手性碳原子的用“* *”表示。表示。 練一練：第23頁/共46頁三、對映體與外消旋體三、對映體與外消旋體對映體對映體第24頁/共46頁外消旋體外消旋體 一對對映體的等量混合物，用一對對映體的等量混合物，用表示

10、表示(+) 乳酸（肌肉中）乳酸（肌肉中） 50% = +3.8 D25(-) 乳酸（糖發(fā)酵）乳酸（糖發(fā)酵） 50% = 3.8 25D( () )乳酸（牛奶）乳酸（牛奶）第25頁/共46頁有與無有與無(-)-(-)-多巴：多巴：抗震顫麻痹作用，抗震顫麻痹作用，治療帕金森氏癥治療帕金森氏癥CH3OCH3COCH2OHCOOHNHCOCH3( (+ +)-)-多巴：多巴： 沒有活性沒有活性對映體生理活性不同對映體生理活性不同NHCOCH3COOHOCH3OCCH3OHCH2第26頁/共46頁作用類型、強度均不同作用類型、強度均不同NOONHOOHNHOOOONHRS鎮(zhèn)靜作用鎮(zhèn)靜作用強烈致畸作用強烈

11、致畸作用8000海豹肢畸形海豹肢畸形1957年年, ,德國德國 反應(yīng)停（反應(yīng)停（ - -苯肽茂二酰亞胺，苯肽茂二酰亞胺，塞利多米）塞利多米）第27頁/共46頁四、費歇爾四、費歇爾(Fischer)投影式投影式 “橫前豎后橫前豎后” HCH3COOHOHHOOCHCH3OHHOHCOOHCH3CCOOHCH3OHH第28頁/共46頁五、旋光異構(gòu)體構(gòu)型的標五、旋光異構(gòu)體構(gòu)型的標記記 （一）（一）D/L構(gòu)型標記構(gòu)型標記 COOHCH3H2NHCOOHCH3HNH2主鏈豎向排列，編號為主鏈豎向排列，編號為1的碳原子在最上方的碳原子在最上方。標準費歇爾投影式中，橫線上的羥基或氨基標準費歇爾投影式中，橫線

12、上的羥基或氨基或鹵素在或鹵素在右右邊的標記為邊的標記為D-構(gòu)型，在構(gòu)型，在左左邊的標邊的標記為記為L-構(gòu)型構(gòu)型。 第29頁/共46頁adcbacdb 小在左右小在左右 順時針，順時針，S-構(gòu)型構(gòu)型小在上下小在上下順時針，順時針，R-構(gòu)型構(gòu)型逆時針，逆時針，R-構(gòu)型構(gòu)型逆時針，逆時針，S-構(gòu)型構(gòu)型(二二)Fischer式的式的R/S構(gòu)型標記的簡單辦法構(gòu)型標記的簡單辦法abcd第30頁/共46頁R S SCH2OHCH2SHHSHCHOHCH3OHCHOHHOCH3R S 無旋光無旋光 CH2OHSHHCH2OHCOOHCH2OHHOHCOOHCH2OHHOH第31頁/共46頁COOHCOOHOH

13、HHHOHOHHOHCOOHCOOH（2R，3R-酒石酸酒石酸）（2S，3S-酒石酸）酒石酸）第32頁/共46頁COOHCH2SHHNH2D-型型 S-型型 D和和R，L和和S不一定一致不一定一致 第33頁/共46頁六、旋光異構(gòu)體的數(shù)目與手性碳數(shù)目的關(guān)系六、旋光異構(gòu)體的數(shù)目與手性碳數(shù)目的關(guān)系 (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R) 對映體，對映體， 和和、 和和 非對映體非對映體 和和、 和和2 3SSRRSRRS +7.1 -7.1 +9.3 -9.3HOHClHCOOHCOOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHHClHOHCOOHCOOHClHHOH23第

14、34頁/共46頁若分子中不相同的手性碳的數(shù)目為若分子中不相同的手性碳的數(shù)目為n，則旋光異構(gòu)體的數(shù)目為則旋光異構(gòu)體的數(shù)目為2n個，個，對映體的成對數(shù)目為對映體的成對數(shù)目為2n-1個個 外消旋體的數(shù)目為外消旋體的數(shù)目為2n-1個個 2 34SSSRRRSRRRSSSRSSSRRSRRRS第35頁/共46頁HOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOHHOHCOOHCOOHHOH（2R,3S） （2S,3R） （2R,3R） （2S,3S） 內(nèi)消旋體：內(nèi)消旋體：分子內(nèi)雖然含有手性碳原子，但同時分子內(nèi)雖然含有手性碳原子，但同時具有對稱因素，因而無旋光性，這種立體異

15、構(gòu)體具有對稱因素，因而無旋光性，這種立體異構(gòu)體叫做內(nèi)消旋體，常用叫做內(nèi)消旋體，常用meso表示。表示。第36頁/共46頁內(nèi)消旋體和外消旋體都沒有旋光性，內(nèi)消旋體和外消旋體都沒有旋光性，但兩者有本質(zhì)區(qū)別。內(nèi)消旋體是一個但兩者有本質(zhì)區(qū)別。內(nèi)消旋體是一個化合物，不能再分；而外消旋體是等化合物，不能再分；而外消旋體是等量對映體的混合物，可分成兩種旋量對映體的混合物，可分成兩種旋光性相反的化合物。光性相反的化合物。第37頁/共46頁一、構(gòu)象異構(gòu)的概念一、構(gòu)象異構(gòu)的概念 構(gòu)象：構(gòu)象：由于單鍵（由于單鍵（鍵）的旋轉(zhuǎn)而使分子鍵）的旋轉(zhuǎn)而使分子 中的原子或原子團在空間產(chǎn)生不同中的原子或原子團在空間產(chǎn)生不同 的排

16、列方式。的排列方式。 不同的構(gòu)象互稱為不同的構(gòu)象互稱為構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu) 第38頁/共46頁HHHHHHHHHHHH二、乙烷的構(gòu)象二、乙烷的構(gòu)象 1、兩種典型構(gòu)象：交叉式和重疊式、兩種典型構(gòu)象：交叉式和重疊式透視式：透視式：2、構(gòu)象的表示方法：、構(gòu)象的表示方法：Newman式和透視式式和透視式紐曼投影式：紐曼投影式：HHHHHHHHHHHH第39頁/共46頁3、乙烷構(gòu)象的能量曲線、乙烷構(gòu)象的能量曲線優(yōu)優(yōu)勢勢構(gòu)構(gòu)象象第40頁/共46頁三、環(huán)己烷的構(gòu)象三、環(huán)己烷的構(gòu)象1、構(gòu)象的產(chǎn)生、構(gòu)象的產(chǎn)生2、典型構(gòu)象（、典型構(gòu)象（椅式椅式和和船式船式）椅式椅式船式船式29.7KJ.mol -1優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象 第41頁/共46頁同同分分異異構(gòu)構(gòu) 結(jié)構(gòu)異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)（構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)）立體異構(gòu)立體異構(gòu)順反異構(gòu)順反異構(gòu) 對映異構(gòu)對映異構(gòu)（旋光異構(gòu)）（旋光異構(gòu)）構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團異構(gòu)酮式酮式-烯醇式互變異構(gòu)烯醇式互變異構(gòu)第42頁/共46頁1、具有、具有n個手性碳原子的化合物，能產(chǎn)生個手性碳原子的化合物，能產(chǎn)生旋光異構(gòu)體的數(shù)目為：（）旋光異構(gòu)體的數(shù)目為：（）A、至少、至少2n個個B、至多、至多2n個個