《同分异构》PPT课件.ppt

《《同分异构》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《同分异构》PPT课件.ppt（41页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、有机化学,Organic Chemistry,【本章重点】,立体异构构象异构和构型异构。,【必须掌握的内容】,1.构造异构、碳链异构的正确书写方法。,2.顺反异构及其Z/E命名法。,3.分子的手性、手性碳原子、对称因素、对映体、非对映体、外消旋体和内消旋体。,4.Fischer投影式的书写方法及注意事项。,5.构型的标记方法（D/L法和R/S法）。,6.含一个、两个手性碳原子的光学异构。,7.乙烷、丁烷、环己烷的构象。,第三章 有机化合物的同分异构现象,31 历史的回顾,1797年 法国化学家Proust（普卢斯特）提出定比定律之后，人们便认为具有相同组成的化合物，便具有相同的性质，这一错误观

2、点直到18221826年间才被新的发现所否定。这就是：,Whler（魏勒 德国化学家）Liebig（李比希 德国化学家）分别证实了异氰酸（HNCO）和氰酸（HONC）；异氰酸银（AgNCO）和氰酸银（AgONC）。,1828年 Whler试图使氯化铵溶液与氰酸银反应来制备氰酸铵，但得到的确却是组成相同，性质不同的尿素。,1848年 Pasteur（巴斯德 法国化学家）在显微镜下用镊子将外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。,1861年 Butlerov（布特列洛夫 俄国化学家）在德国自然科学代表大会上作了论物质化学结构的,报告从而建立了化学结构学说，说明了产生同分异构现象的原因是化学结构的不同。

3、,1874年 Vant Hoff（范特霍夫 荷兰化学家）和Le Bel（法国化学工艺师）独立地提出了“碳原子正四面体假说”，创立了立体化学的基础。,1931年 Puling（鲍林 美国化学家）和Slater提出了杂化轨道理论，解决了价键的方向性问题。,岁月流逝，经无数科学家坚苦卓绝的奋斗，揭开了化合物同分异构的“神秘面纱”。,同分异构的类型：,32 构造异构,本节以自学为主。这里只简单介绍碳链（碳架）异构的正确书写方法：,以C6H14为例：,33 顺反异构,重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。,那些化合物存在顺反异构体：,产生顺反异构体的原因：,具有双键的化合物由于双键不能自由,旋转，当双键连有

4、不同的原子或基团时，就会出现两种不同的空间排布方式，从而产生顺反异构体。,双键上C与N的不同之处是：C 原子连有两个不同的原子或基团，而N原子只连有一个原子或基团，另一个sp2杂化轨道是被孤对电子所占据。,环状化合物把碳环近似的看成一个平面，连在环碳上的原子或基团就有在环平面的上下之分，从而产生顺反异构现象。,顺反异构体的命名方法：,1.顺/反标记法：,相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺式”；否则为“反式”。,2.Z/E标记法：,该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。,规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为Z式（德文Zusammen的缩写，中文意为在一起）；否则为E

5、式（德文Entgegen的缩写，中文意为相反的）。,应用举例:,含C=C双键的化合物：,含C=N、N=N双键的化合物：,环状化合物：,3.顺/反标记法和Z/E标记法一致吗？,两种标记方法在绝大多数情况下是一致的，即顺式就是Z 式，反式就是E式。但有时却刚好相反。,34 光学异构现象,实验事实：,同为乳酸，为什么会具有不同的光学性质呢？,341 旋光性与比旋光度,光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。,如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜(起偏镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种只在一个平面上

6、振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。,如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：,那么，偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜(检偏镜)取 决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否则不能通过。,结论：物质有两类：,（1）旋光性物质能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。,（2）非旋光性物质不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。,旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“”表示。,但旋光度“”是一个常量，它受温度、,光源、浓度、管长等许多因素的影响，为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度来表示：,式中：为旋光仪测得试样的旋

7、光度；,B 为试样的质量浓度，单位 g.mL;若试样为纯液体则为密度.,l 为盛液管的长度，单位 dm。,t 测样时的温度。,为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以D表示）。,342 分子的手性和对称性,一、旋光性产生的原因,有比较才能鉴别。,分析有旋光性的乳酸和没有旋光性的丙酸在结构上的差别：,初步结论：,乳酸所以具有旋光性，可能是因为分子中有一个*C原子（不对称碳原子或手性碳）。,为什么有*C原子就可能具有旋光性？这是因为：,(1)一个*C就有两种不同的构型：,(2)二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或者说左、右手关系）。二者无论如何也不能完全重叠。,与镜象不能重叠的分子，称为手性分

8、子。,分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的两种分子，称为对映异构体（简称：对映体）。,对映体：成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。,二者能量相同（分子中任何两原子的距离相同）。,外消旋体：等量对映体的混合物。,二、对称因素：,1.对称面,2.对称中心,结论：,有对称面、对称中心均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。,既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。,故：分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。,34 3 含一个手性碳原子化合物的对映异构,一、构型的表示法：,1.透视式（三维结构）：略,2.Fischer 投影式：,使用Fischer 投影式的注意事项

9、：,(1)可以沿纸面旋转，但不能离开纸面翻转。,(2)可以旋转180。，但不能旋转90。或270。,二、构型标记法：,1.D/L标记法,D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛,*D、L与“+、-”没有必然的联系,2.R/S标记法,A.三维结构：,B.Fischer 投影式：,结论：当最小基团处于横键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针，其构型为R；反之，构型为S。,结论：当最小基团处于竖键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反之，构型为S。,344 含两个手性碳原子化合物的对映异构,一、.含两个不同手性碳原子化合物的对映异构,结论：异构体数目 2n=22=4（n：

10、手性碳原子数目）,对映体数目 2n 1=2（2 1）=2（对）,二.含两个相同手性碳原子化合物的对映异构,结论：异构体数目,旋光异构体的数目=2 n-1,内消旋体的数目=2 n/2-1,立体异构体总数=2 n 1+2 n/2 1,n为偶数：,立体异构体总数=2 n 1,n为奇数：,内消旋体的数目=2(n 1)/2,外消旋体与内消旋体：,外消旋体：是混合物，可拆分出一对对映体。内消旋体：是化合物，不能拆分。,外消旋体与内消旋体的共同之处是：二者均无旋光性，但本质不同。,35 构象异构,构象异构产生的原因：,由于以键 连接的两个原子可以相对的自由旋转，从而使分子中的原子或基团在空间有不同的排布方式

11、。,一、乙烷的构象,在乙烷分子的无数个构象异构体中，其两个典型的构象异构体（又称极限构象异构体）可表示如下：,351 烷烃的构象,乙烷分子不同构象的能量曲线如下图所示：,二、丁烷的构象,由此可见，交叉式构象的能量较低，故较为稳定。,丁烷绕 C2C3键 旋转的典型构象有四种：,丁烷分子不同构象的能量曲线如下图所示：,由此可见：丁烷四种典型构象能量的高低顺序是：,全重叠式 部分重叠式 邻位交叉式 反交叉式,结论：反交叉式是丁烷的优势构象（又称：最稳定构,象。,352 环己烷及取代环己烷的构象,一、环己烷的构象,船 式 构 象,环己烷的六个碳原子构成两个平面；六个a、e键分别为三上三下；同一碳原子若a键在上，e键必然在下；,a、e 键可以相互转化。,二、取代环己烷的优势构象,1.一取代环己烷,结论：取代基处于e 键稳定。,2.二取代环己烷,(1)1,2-二取代环己烷,处于e键的取代基越多越稳定。,当有两个不同的取代基时，大的取代基处于e键稳定。,(2)1,3-二取代环己烷,结论:稳定性 反式 顺式。,结论:稳定性 顺式 反式。,