基礎(chǔ)有機化學：第6章 立體化學

1、第六章第六章 立體化學立體化學(一一) 異構(gòu)體的分類異構(gòu)體的分類(二二) 手性和對稱性手性和對稱性 (三三) 手性分子的性質(zhì)（自學）手性分子的性質(zhì)（自學）(四四) 具有一個手性中心的對映異構(gòu)具有一個手性中心的對映異構(gòu)(九九)脂環(huán)化合物的立體異構(gòu)脂環(huán)化合物的立體異構(gòu) 本章重點：本章重點： 手性、手性分子與手性碳、旋光度與比旋光度、對映體與非對映體、內(nèi)消旋體、外消旋體等的概念； 對稱因素與分子的手性間的關(guān)系； Fischer投影式的寫法、R/S標記法； 分子的結(jié)構(gòu)就包括分子的構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象。 構(gòu)象異構(gòu)同分異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)順反異構(gòu)對映異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)碳架異構(gòu)官能團異構(gòu)位置異構(gòu)互變異構(gòu)(一) 異構(gòu)體

2、的分類 (二) 手性和對稱性 (1) 分子的手性 對映異構(gòu) 異構(gòu)體 (2) 對稱因素 (1) 分子的手性 對映異構(gòu) 異構(gòu)體 手性像左右手一樣，實物與其鏡象不能疊合的性質(zhì)。 (動畫)左旋乳酸，由蔗糖發(fā)酵得到右旋乳酸，由肌肉運動產(chǎn)生實物鏡子鏡象CHOHCOOHH3CCHCOOHCH3HO 手性碳原子與四個不同的原子或原子團相連的碳原子，用“ * ”號標出。例如： CH3-CH-COOHOHCH3-CH-CH-CH3OHCH3CH3-CH-CH2-CH3Br*CH3H3C無對稱面CCHH3CHCH3對稱面對稱面H3CCH3HHOCOHCOOHHHCHHHCl三個二個一個多個對稱面的對稱操作是反映（即

3、照鏡子）。 (2) 對稱因素對稱因素 ( (甲甲) )對稱面（對稱面（）：）： (乙乙) 對稱中心（對稱中心（i） 對稱中心的對稱操作是反演。CH3H3CCOOHCH3CH3COOHHHHHii對稱因素與分子的手性對稱因素與分子的手性 在絕大多數(shù)情況下，分子中沒有對稱面在絕大多數(shù)情況下，分子中沒有對稱面和對稱中心，分子就會有手性。和對稱中心，分子就會有手性。 (四) 具有一個手性中心的對映異構(gòu) (1) 對映體 和外消旋體的性質(zhì)(2) 構(gòu)型表示方法 (3)構(gòu)型的標記法(二) 具有一個手性中心的對映異構(gòu) (1)對映體對映體 凡是手性分子，必定有一個與之不能完全疊合的鏡象?；閷嵨锱c鏡象的兩個構(gòu)型異

4、構(gòu)體稱為對映體對映體。 例如，乳酸是手性分子，就有一對對映體存在： 實物鏡子鏡象CHOHCOOHH3CCHCOOHCH3HOCCH3BrCH3CH2HCCH3BrCH2CH3H實物鏡子鏡象2-溴丁烷也是手性分子，也有一對對映體存在： 一般情況下，除旋光方向外，一對對映體的理化性質(zhì)基本相同。 在手性環(huán)境中，一對對映體表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。 手性環(huán)境偏振光、手性溶劑、手性試劑等。 (2) 構(gòu)型表示方法構(gòu)型表示方法 Fischer投影式的寫法： 碳鏈豎置，且編號小者置于上端； 上下朝里，左右朝外；例如： 透視式：直觀，但書寫麻煩，不適用于復雜化合物Fischer投影式：使用方便，適用于簡單和復雜化合物兩

5、種方法CHOHCOOHH3C透視式投影式FischerCH3COOHOHHCCOOHCH3OHH觀察COOHCH3OHH注意事項：注意事項： Fischer投影式只能在紙面上平移或旋轉(zhuǎn)180，但不能旋轉(zhuǎn)90或270,也不能將其脫離紙面翻身，否則構(gòu)型翻轉(zhuǎn)。如： 構(gòu)型不變(b)(b)CH3COOHHHOCH3COOHOHH。180構(gòu)型改變(b)CH3COOHOHHCH3COOHOHH與 不同(b)（）90。構(gòu)型改變(b)（）CH3OHHHOOCCH3COOHOHH與 不同(b)270。構(gòu)型改變(b)(b)CH3COOHHHO與 不同(b)CH3COOHOHH脫離紙面旋轉(zhuǎn)CH3COOHHHO與 不同

6、(b)CH3COOHOHH脫離紙面旋轉(zhuǎn)。180。180(動畫1)(動畫2)(動畫4)(動畫3) 將手性碳上的四個基團中的任意三個輪轉(zhuǎn)（順時針或反時針），構(gòu)型不變； 將手性碳上的四個基團中的任意兩個對調(diào)，構(gòu)型改變：CH3COOHOHHCOOHHCH3OHHOHH3CHOOC=(S)(S)(S)(R)(S)OHHCOOHCH3CH3COOHOHH(S)HOOCHOHCH3CH3COOH構(gòu)型改變HCOOH構(gòu)型改變(動畫5)(動畫6)(三) 構(gòu)型和命名法 (1) D/L構(gòu)型標記法 (2) R/S構(gòu)型標記法 (三) 構(gòu)型和命名法 (1) D/L構(gòu)型標記法構(gòu)型標記法DL標記法是以甘油醛的構(gòu)型為標準來進行的

7、。DL構(gòu)型是相對構(gòu)型。 甘油醛CHOCH2OHOHH(+)-CHOCH2OHHHO甘油醛(-)-D-型L-型標準：CH2OHOHHCOOHOHHCOOHCH3HCOOHCH3H2NHCOOHH2NCH2OHL絲氨酸L丙氨酸D甘油酸D乳酸(2) R/S構(gòu)型標記法構(gòu)型標記法 R拉丁字Rectus（右）； S 拉丁字Sinister（左）。R/S標記法是根據(jù)手性碳原子上所連的四個原子或原子團在空間的排列方式來標記的。R/S構(gòu)型是絕對構(gòu)型。用R/S標記構(gòu)型的步驟為： 按照大小次序規(guī)則，確定大小次序； 將最小的原子或原子團置于距觀察者最遠處； 觀察其余三個原子或原子團由大到小的排列方式。 順時針順時針

8、R； 逆時針逆時針 S。 (動畫)(動畫)和(a)(b)CHCOOHCH3HOCHOHCOOHH3C例1： 的構(gòu)型標記。 根據(jù)次序規(guī)則：OHCOOHCH3H (a)(b)CHCOOHCH3HOCHOHCOOHH3C觀察觀察OHCOOHCH3OHCOOHCH3 順時針方向為逆時針方向為R型S型例2CHCOOH觀察ClBrCOOHBrCl 順時針方向為R型：為逆時針方向S型CH觀察ClCl：例3CH3CH2OHCH2OHCH3 順時針方向為R型CH：例CH2OHCH2OH4CHOOHOHCHO觀察RS標記法也可直接應(yīng)用于標記法也可直接應(yīng)用于Fischer投影式：投影式： CH2OHOHHCHORCH3HCOOHOHRSHOHCH3HCOOHHOSOHCOOHCH3CHOOHCHOCH2OHCH2OH乳酸甘油醛乳酸甘油醛CH3CH2CH3CH2OHHSCH2OHCH2CH3CH3HOCOOHC6H5OHCHCH2CH3CH3CHCH2OHHSHOHCOOHC6H5S(2) 對映異構(gòu)對映異構(gòu) 例1：1,2-環(huán)丙烷二甲酸的對映異構(gòu) 對映體反式反式HHCOOHHHHOOCCOOHHOOC( )I I( )I I I順式HHCOOH( )IHOOC內(nèi)消旋體注注 意意：RS標記法與標記法與DL標記法的依據(jù)不同。標記法的依據(jù)不同。 RS法依據(jù)與C相連的四個