有机化学 第五章旋光异构.ppt
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1、第五章 旋光异构,旋光性,旋光仪(polarimeter),旋光性的表示方法:,旋光性-能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性 旋光性物质(或叫光活性物质)-具有旋光性的物质.,右旋物质-能使偏振光的振动方向向右旋的物质.通常用“d”或“+”表示右旋.左旋物质-能使偏振光的振动方向向左旋的物质.通常用“l”或“-”表示左旋.旋光度-偏振光振动方向的旋转角度.用“”表示.,同分异构现象,构造异构constitutional,立体异构Stereo-,碳链异构(如:丁烷/异丁烷)官能团异构(如:醚/醇)位置异构(如:辛醇/仲辛醇),构型异构configurational,构象异构conformatio
2、nal,顺反,Z、E异构旋光异构(对映异构),同分异构isomerism,构造异构:分子式相同而分子中原子或基团连接顺序不同,立体异构:分子中原子的结合顺序相同而原子或基团在空间相对位置不同,对映异构:分子式和构造式相同,构型不同并呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构,又称旋光异构或光学异构。,一、手性和对映体,生活中的对映体(1)-镜象,沙漠胡杨,生活中的对映体(2)-镜象,左手和右手不能叠合,左右手互为镜象,RCHCOOH NH2,*,二、重要概念,1、手性碳原子:连接四个不同原子或基团的碳原子,称为手性碳原子或不对称碳原子,常用C*表示。2、手性:实物和镜象不能重合的性质称为手性。3
3、、手性分子:具有手性的分子不能和它的镜象重合,叫手性分子。4、非手性分子:能够同它的镜象重合的分子叫做非手性分子,5、对映体和非对映体:呈镜象关系的一对立体异构体称为对映异构体,简称对映体。不呈镜象关系的一对立体异构体称为非对映体。,6、外消旋体:一对对映体的等量混合物称为外消旋体,用“”表示。外消旋体是无旋光性的混合物,它可以拆分成等量的旋光方向相反的物质。,(2R,3R)(2S,3S),7、内消旋体:分子中含有相同的手性碳原子,分子内部存在对称因素,从而使分子内部旋光性相互抵消的化合物称为内消旋体,用“m”表示。内消旋体是一无旋光性的纯物质,不能拆分。,手性物质一般都具有旋光性 判断化合物
4、是否具有旋光性和对映异构 就是看分子是否具有手性,考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360/n后,(n=正整数),得到的分子与原来的分子相同,这条直线就是n重对称轴.,有2重对称轴的分子(2-丁烯),三、分子的对称性与手性的关系,(1)对称轴(旋转轴),设想分子中有一平面,它可以把分子分成互为镜象的两半,这个平面就是对称面.如:,有对称面的分子(氯乙烷),(2)对称面(镜面),设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出去,则在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样的原子,这个点就是对称中心.,有
5、对称中心的分子,(3)对称中心,设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360/n后,再用一个与此直线垂直的平面进行反映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全相同,这条直线就是交替对称轴.,()旋转90后得(),()作镜象得(),()等于()有4重交替对称轴的分子,(4)交替对称轴(旋转反映轴),4,A:非手性分子凡具有对称面、对称中心或交替对称轴的分子.B:手性分子既没有对称面,又没有对称中心,也没有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子.C:对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作用.,在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重对
6、称轴.没有对称面或对称中心,只有4重交替对称轴的非手性分子是个别的.,对称性与手性的关系:,手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子.,对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性,两者的旋光方向相反,但旋光能力是相同的.,在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性.,手性碳原子的概念 在有机物中,手性分子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳原子,用*标出.,含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子;,四、含有一个手性碳原子的化合物的 对映异构,例:乳酸CH3CHOHCOOH,*,外消旋体由等量的对
7、映体相混合而成的混合物.,乳酸,乳酸的分子模型和投影式,菲舍尔投影式:两个竖立的键向纸面背后伸去的键;两个横在两边的键向纸面前方伸出的键.,五、构型的表示法和构型的标记,1、构型的表示法,(1)菲舍尔投影式,在纸面上旋转180不变;旋转90或270或翻身镜象,不能离开纸面翻转。在纸面上转动90。,270。,变成其对映体。在纸面上转动180。构型不变。保持1个基团固定,而把其它三个基团顺时针或逆时针地调换位置,构型不变。任意两个基团调换偶数次,构型不变。6.任意两个基团调换奇数次,构型改变。,总结:Fischer投影式的转换规则,举例(对照模型),任意两个基团调换偶数次,构型不变。相当与一个固定
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