第五章立体异构课件.ppt

1、本章学习本章学习:1. 怎样区分怎样区分手性分子手性分子和和非手性分子非手性分子；2. 怎样判断怎样判断对映体对映体、非对映体非对映体、外消旋外消旋 体体和和内消旋体内消旋体的存在；的存在；3. 怎样表示和命名它们的立体结构；怎样表示和命名它们的立体结构；4. 比较它们之间性质的异同点。比较它们之间性质的异同点。同 分 异 构构 造 异 构立 体 异 构位 置 异 构碳 链 异 构官 能 团 异 构构 型 异 构构 象 异 构顺 反 异 构对 映 异 构互 变 异 构构造异构构造异构：分子：分子组成相同组成相同而原子（团）相互而原子（团）相互连接方式和连接方式和 顺序不同。顺序不同。立体异构立

2、体异构：分子中原子（团）在：分子中原子（团）在空间排列方式不同。空间排列方式不同。顺反异构顺反异构CHH3CCHCH3CHH3CCCH3H同侧同侧异侧异侧顺顺-2-2-丁烯丁烯cis- 2-butanecis- 2-butane反反-2-2-丁烯丁烯 trans- 2-batenetrans- 2-batene顺式顺式：相同基团在双键：相同基团在双键同侧同侧反式反式：相同基团在双键：相同基团在双键异侧异侧CCHCCHCH3CH3CH3H3CCH3H顺顺-2, 2, 5 - -2, 2, 5 - 三甲基三甲基 -3 -3 -己烯己烯CHH3CCCHCH3CH3H反反- 4 - 4 -甲基甲基 -

3、 2 - - 2 - 戊烯戊烯CHCCH2HH3CCCHHCH3顺顺 , , 顺顺 2, 5 - 2, 5 - 庚二烯庚二烯CHCCH2HH3CCCHCH3H顺顺 , , 反反 - 2, 5 - 2, 5 庚二烯庚二烯产生顺反异构的条件产生顺反异构的条件1. 1. 分子中必须存在限制旋转的因素，分子中必须存在限制旋转的因素， 如：如： 双键或脂环。双键或脂环。2. 2. 每个不能旋转的碳原子上必须连有每个不能旋转的碳原子上必须连有2 2个个 不同的原子或原子团。不同的原子或原子团。 如果双键的两个碳原子上所连接的原子如果双键的两个碳原子上所连接的原子（或基团）没有相同的，则无法简单的用顺反（或

4、基团）没有相同的，则无法简单的用顺反来命名，就要采用来命名，就要采用Z-EZ-E命名法。命名法。Z-EZ-E构型命名法构型命名法 Z - Zusammen(Z - Zusammen(德文德文“共同共同” ” ) )，优先基团优先基团（大）在同侧。（大）在同侧。E - Entgegen (E - Entgegen (德文德文“相反相反” ” ) )，优先基团优先基团（大）在异侧。（大）在异侧。次序规则次序规则1. 1. 比较与双键碳原子直接连接的原子的原子序比较与双键碳原子直接连接的原子的原子序 数，按大的在前、小的在后排列。数，按大的在前、小的在后排列。IBrClSPFONCDHIBrClSP

5、FONCDH2. 2. 如果与双键碳原子直接连接的基团的第一个如果与双键碳原子直接连接的基团的第一个 原子相同时，则要依次比较第二、第三原子原子相同时，则要依次比较第二、第三原子 的原子序数，来决定基团的大小次序。的原子序数，来决定基团的大小次序。CHCH3 3CHCH2 2 CH CH3 3CHCH2 2OH OH bcd;abcd;2 2、把、把最小最小的的d d基团放在基团放在最远最远，其它三个，其它三个朝向自朝向自 己；己；3 3、观察、观察a ab bc c顺序顺序, ,若呈若呈顺时针顺时针为为R-R-构型构型； 呈呈逆时针逆时针为为S-S-构型构型。adcbadbcabc顺 时 针

6、abc逆 时 针R-构 型S-构 型次序规则次序规则: : 单原子按原子序数。原子序数大单原子按原子序数。原子序数大, ,次序大；同次序大；同 位素中质量高的位素中质量高的, ,次序大。次序大。 基团第一原子相同基团第一原子相同, ,依次比较相连其它原子。依次比较相连其它原子。 双键或叁键双键或叁键, ,看作连有两个或叁个相同原子。看作连有两个或叁个相同原子。 取代基出现取代基出现R R构型先于构型先于S S型，顺式先于反式。型，顺式先于反式。IBrClFONCDHCH3CHCH3CH3CH2CH2C（C，C，H）C（C，H，H）OHHCH2OHCHOOHHCHOCH2OHOH CHO CH2

7、OH HR-甘油醛S-甘油醛例题：例题：HOHCOOHCH3OHHCOOHCH3RSFischerFischer投影式中的投影式中的R RS S命名命名 当最小基团位于横键上当最小基团位于横键上大中小顺时针大中小顺时针逆时针逆时针当最小基团位于竖键上当最小基团位于竖键上大中小顺时针大中小顺时针逆时针逆时针S S构型构型 转动使H远离视线CH3C2H5HOHCHC2H5H3COHR R构型构型 CHOHH3CC2H5CH3C2H5HOH使H远离视线转动S-2-S-2-丁醇丁醇R-2-R-2-丁醇丁醇问题：判断下列手性碳的问题：判断下列手性碳的R RS S构型。构型。 C HCOOHOCH3HCO

8、2H OH OHCH3H H R RR RR RR-R-乳酸乳酸2R,3R-2,3-2R,3R-2,3-二羟基丁酸二羟基丁酸(a)HOHCHOCH2OH(b)HBrCH2OHCH2OH(c)BrBrCH2BrCH3(d)HOHHOHCH2OHCHO第五节第五节 含有两个手性碳原子的立体异构含有两个手性碳原子的立体异构 如果化合物分子中含有如果化合物分子中含有n n个手性碳原子个手性碳原子而没有其他任何立体中心，则有而没有其他任何立体中心，则有2 (n2 (n代表手代表手性碳原子数性碳原子数) )个个立体异构体。立体异构体。 n上面两化合物结构不同，因为它的原子在空间的取向上面两化合物结构不同，

9、因为它的原子在空间的取向不同，从而互为立体异构，但不是对映异构体。既然不同，从而互为立体异构，但不是对映异构体。既然是立体异构体，又不是对映异构体，必然是非对映异是立体异构体，又不是对映异构体，必然是非对映异构体。构体。CH3CH3HHClBr1234SRCH3CH3HClHBr1234SSCCBrCH3HHClCH31234SRCCBrCH3HClHCH31234SR非对映异构体非对映异构体不互为镜像不互为镜像COOHHOHCOOHClHCOOHHOHCOOHHClCOOHHOHCOOHHClCOOHHOHCOOHClH(1)(2)(3)(4)对映关系对映关系：（：（1 1）与（）与（2 2

10、）；）； （3 3）与（）与（4 4）。）。非对映关系非对映关系：（：（1 1）与（）与（3 3）、（）、（4 4）；（）；（2 2）与）与（3 3）、（）、（4 4）。）。例：例： 2 -2 -羟基羟基- 3 - 3 -氯丁二酸氯丁二酸CHCHOHHOOCClCOOH*一、含有两个不相同手性碳原子的化合物一、含有两个不相同手性碳原子的化合物2， 3， 4-三 羟 基 丁 酸H O CH2CHCHO HO HCO O HC2 : O H CO O H CH CH2O H HO HC3 : O H CH CO O H CH2O H HO HCOOHCH2OHHOHHOHCOOHCH2OHHOHH

11、OHCOOHCH2OHHOHHOHCOOHCH2OHHOHHOH(2S,3S)(2R,3R)(2S,3R)(2R,3S)二、含有两个相同手性碳原子的化合物二、含有两个相同手性碳原子的化合物CHCHOHHOOCOHCOOH*酒石酸COOHHOHCOOHHOHCOOHHOHCOOHHOHCOOHHOHCOOHHOHCOOHHOHCOOHHOH(1)(2)(3)(4)内消旋体：在分子中含有多个手性碳原子，而内消旋体：在分子中含有多个手性碳原子，而 又没有手性的化合物称之为内消旋又没有手性的化合物称之为内消旋 体。体。内消旋酒石酸分子内消旋酒石酸分子 对称面对称面问题：内消旋体是否显旋光性？为什么？问

12、题：内消旋体是否显旋光性？为什么？ 答案：答案：不显旋光性。因为内消旋体有一对不显旋光性。因为内消旋体有一对称面，互为对称的两部分对偏振光的影响相互称面，互为对称的两部分对偏振光的影响相互抵消，使整个分子不表现旋光性。抵消，使整个分子不表现旋光性。酒石酸立体异构体的物理性质酒石酸立体异构体的物理性质 熔点（熔点（） 溶解度（溶解度（g） ()酒石酸酒石酸()酒石酸酒石酸内消旋酒石酸内消旋酒石酸()酒石酸酒石酸170170140206139.0139.0125.020.0-12 +12 0 0 20D（a）（）（2R，3S）-2，3-二溴己烷和（二溴己烷和（2S，3R）-2，3-二溴己烷二溴己烷

13、（b）（）（2R，3S）-2，3-二溴己烷和（二溴己烷和（2R，3R）-2，3-二溴己烷二溴己烷OHHCHOHOHCH2OHHHCHOHOOHCH2OH（c）和和HHCHOHOOHOHHCH2OH（d）和和OHHOCHOHHHOCH2OHHOHHCH3HOHCH3OHHCH3HOHCH3（e）和和OHHCH2OHHOHCH3（f）HHOCH2OHHOHCH3和和OHHOHCH3HCH3（g）和和HHOHCH3HOCH3第六节无手性碳原子的立体异构第六节无手性碳原子的立体异构 大多数有旋光性的分子内都存在手性碳原大多数有旋光性的分子内都存在手性碳原子。但也有一些化合物虽不含手性碳原子，整子。但也

14、有一些化合物虽不含手性碳原子，整个分子却包含了手性因素，使其与它的镜像不个分子却包含了手性因素，使其与它的镜像不能重合，产生一对对映体。这类分子也是手性能重合，产生一对对映体。这类分子也是手性分子。常见的有联苯型和丙二烯型。分子。常见的有联苯型和丙二烯型。 .NO2COOHO2NHOOCO2NHOOCN2OCOOHC=C=CABBAC=C=CABBA联苯型联苯型丙二烯型丙二烯型该休息一下喽！该休息一下喽！练习练习1 1 当当2-2-丁醇的一个对映体被放进旋光仪时，观丁醇的一个对映体被放进旋光仪时，观察到的旋光度为逆时针察到的旋光度为逆时针4.05 4.05 。溶液由。溶液由6g 2-6g 2-

15、丁醇稀丁醇稀释到总量为释到总量为40mL40mL，然后将其装满，然后将其装满200mm200mm长的旋光长的旋光管，确定这个管，确定这个2-2-丁醇对映体的比旋光度。丁醇对映体的比旋光度。解：解： t tDD= =。5 .13240/605. 4dmmlgcl答：答：这个这个2-2-丁醇对映体的比旋光度为丁醇对映体的比旋光度为-13.5 -13.5 练习练习2 2 2.0g2.0g（+ +）- -甘油醛溶液甘油醛溶液HOCH2-CHOH-HOCH2-CHOH-CHOCHO溶于溶于10mL10mL水，放进水，放进100mm100mm样品池中。用钠光样品池中。用钠光谱的谱的DD线照射，发现在线照射，发现在2525时旋光度为时旋光度为+1.74 +1.74 。确定（确定（+ +）- -甘油醛的比旋光度。甘油醛的比旋光度。解：解： t tDD= =。7 . 8110/274. 1dmmlgcl(1)(2)HOHHOHCH2OHCH2OHOHHHOHCH2OHCH2OH(3)HBrCH2CH3CH3(4)NH2HCOOHCH3(5)BrClCH2OHCH3