《立体化学简介》PPT课件.ppt

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1、高二化学竞赛辅导安排表 2011.9,立 体 化 学,一、同分异构简介,二、顺反异构简介,目 录,三、构象异构简介,四、旋光异构简介,一、同分异构现象,异构现象,构造异构,立体异构,碳链异构,位置异构,类别异构,顺反,构象,旋光,含有双键的化合物或环状化合物，均可能有顺反异构体。例如：,二、顺反异构简介,IUPAC（International Union of Pure and AppliedChemistry)命名原则使用E、Z表示双键顺反异构体。当双键两端两个较优基团处在双键同侧时，称Z构型；反之，处在异侧时，称E构型。例：,*次序规则：,a.原子按原子序数的大小排列，同位数按原子量大小次

2、序排列 I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,H b.对原子团来说，首先比较第一个原子的原子序数，如相同时则再比较第二、第三，以此类推。c.如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个单键看待，认为连有两个或三个相同原子。,(O),按IUPAC命名法，,的正确名称是什么？A（Z，Z）-3-叔丁基-2，4-己二烯 B 反，顺-3-第三丁基-2，4-己二烯C（E，Z）-3-叔丁基-2，4-己二烯 D1，4-二甲基-2-叔丁基-1，3-丁二烯,环状化合物一般用顺、反或cis、trans表示其顺反异构体。,三、构象异构简介 构象异构体是指由键旋转而产生的分子中基团在空间的不同排布方式。构象异构体可通过

3、单键旋转而相互转变，因此，一般情况下，构象异构体无法分离。,例1，乙烷的几个极端构象：,例2，丁烷的几种极端构象：,例3，环己烷的椅式和船式构象：,四、旋 光 异 构,这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为对映异构体。(手性异构）,平面偏振光只在一个平面上振动。光波振动方向与前进方向示意图,（二）分子的对称因素、手性和旋光活性手性分子：不能和其镜像完全重叠的分子。手性碳：连有四个不同原子或基团的碳原子。前手性碳：可通过化学反应变成手性碳 的非手性碳原子。,对称因素：,1、对称面：将一个平面通过某个分子从而把分子分为实物和镜像两部分，则此分子有一个对称面。,2、对称中心：如果通过分

4、子中一个假设点的所有直线在其距离相等、方向相反的地方都能遇到相同的原子或基团，则此假设点为分子的对称中心。,具有对称面或对称中心的化合物都是对称分子，不具有旋光性。不具有任何对称因素的分子不能和其镜像重叠，是手性分子。,（三）含一个手性碳原子的化合物1、对映体和外消旋体 含一个手性碳的化合物有二个立体异构体，二者除对偏振光的作用方向不同外，其它物理性质完全相同，这二者称为对映体。,等量的左、右旋体混合物称外消旋体，外消旋体物理性质一般与左、右旋体不同。,2、投影式,Fischer投影式书写规则：,（1）分子的主链放直立方向，编号小的碳原子置于上方。,（2）以十字表示手性碳和它的四个价键，同时规

5、定水平的二个价键伸向纸面前方，而竖线伸向纸面后方。,（3）投影式只能在纸平面上旋转90o的偶数倍，不能转90o的奇数倍，也不能离开纸面翻转，否则构型发生改变。,例,3、构型的命名方法,用R、S命名法确定手性分子的构型方法如下：,（1）判断手性碳上四个基团的优先次序，假设为abcd,（2）将透视式中最小的基团d置于离观察者最远的方向，这时a、b、c三个基团必面向观察者。,（3）观察从最大基团a到b到c的排列方向，如顺时针旋转，则为R构型，逆时针则为S构型。,Fischer投影式判断构型的方法：（1）当最小的基团位于竖直键时，另三个基团大小次序如顺时针排列，则为R构型；反之S构型。,（2）当最小的

6、基团位于水平键时，另三个基团大小次序如顺时针排列，则为S构型；反之R构型。,（四）含两个手性碳原子的化合物1、含两个不同手性碳原子的化合物,氯代苹果酸有两个手性碳，共有两对对映体。,（1）非对映异构体上面氯代苹果酸的四个异构体中I和III或IV，II和III或IV之间既不相同又不是对映体，这样的异构体称非对映异构体。,非对映体物理性质不同,化学性质相似。例：I II III IVMp 145oC 145oC 157oC 157oCaD+7.1o-7.1o+9.3o-9.3o,（2）旋光异构体的数目含n个不同手性碳的开链化合物存在2n个旋光异构体。如葡萄糖含4个不同手性碳，有2416个旋光异构体

7、，这已为试验所证实。,2、含两个相同手性碳的化合物酒石酸分子中有二个相同的手性碳：,异构体I和II互为对映体，而III在纸面上转180o就和IV重叠，所以III和IV为同一结构。,（1）内消旋体结构式III所表示的分子具有手性碳，但整个分子有对称面，是非手性的。这种含有手性碳的非手性分子称内消旋化合物，用meso表示。,（五）不含手性碳原子的旋光化合物 1、含有非碳手性原子的化合物,连有三个不同取代基的叔胺为不对称分子，但由于其构型在室温可自由翻转，无法分离出单一对映体，因而无光学活性。,当氮原子被桥环所固定时，翻转受阻，则可分离出有光学活性的不对称叔胺。,2、不含手性原子的手性分子（1）丙二

8、烯型化合物,丙二烯相邻二个双键所在平面相互垂直，当每一端碳上连有不同取代基时，分子为非对称的手性分子。,螺环化合物也可产生相似的情况：,（2）联苯型化合物,联苯型化合物产生旋光的条件是同一苯环上的二个取代基不同，并且由于取代基空间阻碍，二个苯环不能共平面。而当俩苯环上碳与取代基a,b,a,b的中心距离之和大于2.90Ao,这个化合物就有可能被拆分成旋光异构体,（六）环状化合物的立体异构1、环丙烷(1)具有二个不同取代基,(2)具有二个相同取代基,2、环丁烷1，2二取代环丁烷与1，2二取代环丙烷类似1，3二取代环丁烷情况则不同:,以上几个例子可见1，3取代环丁烷都有对称面，不具有旋光性。它们没有手性碳，只是顺反异构体，不是内消旋体。,3、环己烷取代基相同的1，2二取代环己烷有二个相同手性碳。,顺1，2二相同取代基环己烷构型式为内消旋体，而构象式为外消旋体。,反1，2二取代环己烷：,反1，2二取代环己烷构型式有一对对映体，ee型和aa型构象式各有一对对映体，其中以ee型为主。,