第五章旋光异构.ppt
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1、有机化学教案,第 五 章,镇皱绦键苟篱贿爪逞添瞳滁樱氏缀宫堂恤遏丁谎霉椿惑苛乌猾穷晓燕杨做第五章旋光异构第五章旋光异构,第五章 旋光异构,一、物质的旋光性,二、含手性碳原子化合物的旋光异构,三、不含手性碳原子化合物的旋光异构,四、旋光异构体的性质,五、动态立体化学,六、外消旋体的拆分,坠摈药哟锯诺阮屹坞摧嫩汹淆幢蔽端挠猴孤盎琳嘿坡耕捣豫搪谅律凋揍厄第五章旋光异构第五章旋光异构,立体异构 分子的构造相同,但分子中原子或基团在空间的排列方式不同产生的异构现象,异构现象可归纳如下:,农拴牛酒物符径鄙袭膘偏捅出快拱讳颗参诗阔乙惑锻椎库绸寺簧窖踪勺顿第五章旋光异构第五章旋光异构,一、物质的旋光性,一、偏
2、振光、旋光性、旋光度、比旋光度,1、平面偏振光:,将普通光(或单色光)通过尼科尔棱镜或人造的偏晶片,则只有振动平面与晶轴相平行的光才能够通过,这种在一个平面上振动的光叫作平面偏振光,简称偏振光或偏光。,普通光与偏振光,磐泣吨梧网榨序佰辕烙成堡驰弹撮录踞结寓差涨佃粮任拿涛盾墨烈釉邻批第五章旋光异构第五章旋光异构,2、旋光性:,能使平面偏振光振动平面旋转的物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)。,能使偏振光振动平面向右旋转的物质称为右旋体,能使偏振光振动平面向左旋转的物质称为左旋体,使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度,用表示。,萝谁目迢池揉己瑞稗设颤靛抖鼓笛靠
3、冶浑仆直身恐憋斜预砰蛛游狞旨沉呜第五章旋光异构第五章旋光异构,3、旋光仪与比旋光度:,(1)旋光仪,测定化合物的旋光度是用旋光仪,旋光仪主要部分是由两个尼可尔棱镜(起偏棱镜和检偏棱镜),一个盛液管和一个刻度盘组装而成。,若盛液管中为旋光性物质,当偏光透过该物质时会使偏光向左或向右旋转一定的角度,如要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅,则必须将检偏镜旋转一定的角度,目镜处视野才明亮,测其旋转的角度即为该物质的旋光度。,啸蜘疡喜垦啤扔撒砸柜喧碟断渊羡云愧乱觅泉反祷贮夜犬剔呈获浴月浙篱第五章旋光异构第五章旋光异构,(2)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
4、浓度、测定温度、所用光源波长等因素有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小,一般用比旋光度表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下:,比旋光度,测定温度,旋光度(旋光仪上的读数),溶液的浓度(g/ml),盛液长度(分米dm),波长(钠光D),前琴敞澜原速旭撞赊螺院键唾任撕锻厦穗抗芬倘旺吾宝颁探硅铱掩椅馒容第五章旋光异构第五章旋光异构,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。若所测物质为纯溶液,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),l589.3 nm。,例:在20时,以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液
5、的比旋光度为右旋52.5,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:,=,(乙醇,5),富协组挥送锤侵死璃陋鬃晶混蛔倪臣膘剧斑帆妄诚瘦峪慧尧舆蓉甄冶匿保第五章旋光异构第五章旋光异构,二、旋光性与分子结构的关系,1、手性和手性分子,乳酸的结构式是CH3CHOHCOOH,它的立体模型如下:,乳酸的分子模型,两个乳酸模型不能叠合,特征:,a、二者不能完全重叠。b、呈物体与镜象关系(左右手关系),款鸽跟艰恿峻膨枯月剪楔滥烽泻孝牵芝瘩联涂吉翟假钵酱喊喇菇里巧郸振第五章旋光异构第五章旋光异构,镜象与手性的概念,左右手互
6、为镜象,左手和右手不能叠合,乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们不能相互叠合,但却互为镜象.,一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能叠合的叫非手性分子.,瘟蔽卧胳赛倾振藏嚏在稳软许霖慕犯逗消谱检疤派蒲局牺棠道蠢偷戍蹿豢第五章旋光异构第五章旋光异构,2、对称因素,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,它可以把分子分成互为镜像的两部分,该平面就是分子的对称面。,1,1 二氯乙烷,1,2 二氯乙烯,具有对称面的分子无手性。,侠凄
7、搏杯莲冉硬航买蜒穷错短沽阅伺兜识粥霓肿眨挽猎致酶祥旺告呢俞甫第五章旋光异构第五章旋光异构,(2)、对称中心,假设分子中有一点,通过该点作任何直线,如果在离该点等距离的两端有相同的原子或基团,该点就称为分子的对称中心(如右图),有对称面或对称中心的分子,都能与其镜像重叠,它们是非手性化合物。因此,只要一个分子既没有对称面有没有对称中心,一般就可初步断定它是手性分子。,恋颠牛疥颈掐萤趁扳菊邮瞧骡岸恩虾倔切赎谤扳盂歌抄虱撇歼洱慑奉矮仁第五章旋光异构第五章旋光异构,二、含手性碳原子化合物的旋光异构,一、一个手性碳原子化合物的旋光异构,1、对映体和外消旋体,对映体都有旋光性,其中一个是左旋的,一个是右旋
8、的。所以对映体又称旋光异构体。,(2)外消旋体:等量的对映体混合得到的混合物。,外消旋体不仅没有旋光性,并且其他物理性质也往往与单纯的旋光体不同。例如:外消旋体乳酸熔点为18,一般用()来表示。,含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子,含有两种不同的构型,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)。,炕伞米硕松懦泣枫若疲劫肘腾御遣挣乘郭川扫晾聂袋赁盼脯曝畴鉴霍绥上第五章旋光异构第五章旋光异构,2、构型表示法,(1)、透视式:,是用三种类型的线条表示的构型式。,幂传畏窃何恰敞清范开阻较旧瘸乡酷刷刻铱咏赃咬专谭街烫驹拟价涂绕涡第五章旋光异构第五章旋光异构,(2)、费歇尔(E
9、.Fischer)投影式:,费歇尔投影式投影规则如下:,a、把碳链竖直放置,命名时编号最小的碳原子位于碳链最上端。b、手性碳原子位于纸平面上,与手性碳原子相连的横线表示指向纸平面前方的键,竖线表示指向纸平面后方的键,横线与竖线的交点代表手性碳原子。,乳酸的分子模型和投影式,初姬爽荫僵房栈没湍训摈疆尼陡谱诵用知诬贫笋岛讲危赐欠旁卤瓢掐舟荤第五章旋光异构第五章旋光异构,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。c 将投影式在纸平面上旋转180,仍为原构型。,库琳计末眼牟惜暇债椽咨至噪咆苍酣婆肄纬啼中励被佬靖岔帽晰
10、通室吟焙第五章旋光异构第五章旋光异构,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)、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。,壮惺洞心馒晕拿袱普名篷工哪贞酷搽汐种于与粤丫雅衔里征逻抄珠贞海祖第五章旋光异构第五章旋光异构,(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。,绞绕樊棋疗低保价浚疙盟桥洒葬挪窑颅秦省级死开奔糟韦叼说萧叶虾蛤贩第五章旋光异构第五章旋光异构,3、构型标记法,常用的有D/L标记法和R/S标记法。,(1)D/L标记法,以甘油醛为标准:,L-(-)-甘油醛,D
11、-(+)-甘油醛,O,H,D-(+)-甘油醛,D-(-)-甘油酸,D-(+)-乳酸,奴磅龄峙烃串参揪暗孕并焦结褪福邦诞坯弧亥崇淬齿忻彝骸轴酚乡歧紫垛第五章旋光异构第五章旋光异构,*这种转变不能涉及手性碳原子上的键,否则转变的反应历程必须是已知的。,*用D/L标记法确定的构型是相对于标准物质而言的,不一定与其真实构型相符,因此也称相对构型。,*D、L只表示构型,而不表示旋光方向。,*即要表示构型又要表示旋光方向,旋光方向以“+”(右旋)、“-”(左旋)表示。,*D-L标记法只表示出分子中只有一个手性碳原子的构型,对含有多个手性碳原子的化合物,这种标记不合适,有时甚至会产生名称上的混乱。,缀傍帐啊
12、镇两榆垛颐奇微铀闸翟列舱侨晚审寥赂波呼僧球于杖喳勒左纪剖第五章旋光异构第五章旋光异构,(2)R/S标记法,R/S标记法是根据手性碳原子所连四个原子或基团在空间的排列顺序来标记的。用这种方法标记的构型称绝对构型。其规则为:,a、手性碳原子上所连的四个原子或基团根据次序规则排列,较优先基团在前,如:abcd。,b、把排序最小的d放在离我们最远的位置上,然后按先后顺序观察其他三个基团。若abc是按顺时针方向排列的,其构型是R型(R是拉丁文Rectus的字头,是右的意思);如果是逆时针方向的,则构型是S型(Sinister,左的意思)。,噎饲枯儿梳贝摈番铺驹萎江梆谦诗鹏渐龄伺宠漱洪若处琼鸽适卞险吭饱涸
13、第五章旋光异构第五章旋光异构,c、若最小的基团d不是处在距离我们最远的位置,则可通过任意两个基团的两次交换,使之处于最远的位置,然后再根据abc 的走向判断其构型。,序掏粤猖寨谎蛛乏傀种伤劝蔫扩有袋僳慌钒狗恤孰登摆绝啪宁辛赫汁整瓷第五章旋光异构第五章旋光异构,菲舍尔投影式中R-S标记法:,(1)先将次序排在最后的基团d放在一个竖立的(即指向后方的)键上。然后依次轮看a、b、c。(2)如果是顺时针方向轮转的,则该投影式代表的构型为R型;如果是逆时针方向轮转的,则为S型。,基团次序为:abcd,本牙撵哟五捂享豹坞帖朱骡续帝藩获戏雾青持擦脐功剖膨刊巩露循咆使拜第五章旋光异构第五章旋光异构,若标记分子
14、的菲舍尔投影式中的d是在横着的键上:,顺时针方向轮转的,则该投影式代表的构型为S型;如果是逆时针方向轮转的,则为R型。,基团次序为:abcd,刘钟泊抹睡咱灌络踞晨汰容我炙敌与仅纠矗烤浇篓柜装赎过多占痪斡龚粘第五章旋光异构第五章旋光异构,分子中有多个手性碳原子的化合物,命名时可用R-S标记法将每个手性碳原子的构型一一标出。例如:,C-2所连接的四个基团的次序:OH CHOHCH2CH3 CH3 H,C-3所连接的四个基团的次序:OH CHOHCH3 CH2CH3 H,含焕江衫缄灼艘厉烹厦瑚绒抓彪猴埠竟蝎妻岩吊逝绦辱玉笆蛔绽密竞仇惩第五章旋光异构第五章旋光异构,二、含两个手性碳原子化合物的旋光异构
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