有機化學(xué) 光學(xué)異構(gòu)

第八章旋光異構(gòu)

鏡面教學(xué)目的：

使學(xué)生建立立體化學(xué)的概念，掌握產(chǎn)生分子的手性和對映異構(gòu)的條件，產(chǎn)生對映異構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；掌握含一個手性碳原子、兩個手性碳原子的對映異構(gòu)及R、S命名。

教學(xué)重點：

分子的手性和對映異構(gòu)；含有一個、兩個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)體。教學(xué)難點：

對映異構(gòu)體的R、S命名、手性分子的判斷。

立體異構(gòu)§8-1物質(zhì)的旋光活性和比旋光度§8-2分子的手性和對映異構(gòu)§8-3具有一個手性碳原子的對映異構(gòu)§8-4兩個手性碳原子化合物的對映異構(gòu)

1.平面偏振光：如果將普通光線通過一個尼科爾(Nicol)棱晶(由方解石晶體經(jīng)過特殊加工制成)，它好象一個柵欄，只允許與棱晶晶軸互相平行的平面上振動的光線透過棱晶，而在其他平面上振動的光線則被阻擋住。這種只在一個平面上振動的光稱為平面偏振光，簡稱偏振光或偏光?！?-1物質(zhì)的旋光活性和比旋光度光波振動方向與光束前進方向關(guān)系示意圖

普通光

平面偏振光：通過Nicol棱鏡，僅在一個平面上振動的光。

2.旋光性和旋光物質(zhì)：

*能使偏光振動平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性。具有旋光性的物質(zhì)象上面所述的乳酸稱為旋光物質(zhì)或稱光學(xué)活性物質(zhì)。能使偏振光振動平面向右旋轉(zhuǎn)稱為右旋體（dextrarotatory(d)or(+)），向左旋轉(zhuǎn)則稱為左旋體（levorotatory(l)or(-)）。

3.旋光儀：用來測定物質(zhì)的旋光度儀器叫旋光儀。4.比旋送光度誰：通攤常規(guī)昨定1m橋l含1g旋光苗性物點質(zhì)濃乓度的防溶液馬，放篇在1d紐奉m(峽10當cm杜)長的串盛液儀管中語測得爐的旋弱光度止稱為晌該物客質(zhì)的比旋像光度。比姑旋光北度是旺旋光影物質(zhì)濾特有孩的物伴理常綱數(shù)，奮通常刷用[α糧]tλ表示蹄。莖例如財：肌肉書乳酸壘的比與旋光牢度為：[]20=+3腿.8°發(fā)酵范乳酸陶則為溝：[]20=－3.射8°測定溫度比旋光度溶液的濃度(g/ml)旋光度(儀器上的讀數(shù))盛液管長度(分米)波長(鈉光D)§8渴-2分子楊的手性妨和對剃映異晨構(gòu)實物你和鏡紛像不照能重川合一、?；拘⒏拍?.對映雷異構(gòu)撐體：兩潑種立答體異帳構(gòu)體觸互呈棄物體壩和鏡立象的固對映振關(guān)系原，因狐此互療稱為對映賴異構(gòu)搬體，簡聯(lián)稱對映濟體(En萄an或ti考om皇er膜s來自努希臘文en戰(zhàn)an匯ti憂os相反饅的意權(quán)思)。*2.手性凳和手糞性分弟子：實物域和鏡觀像不松能重敲合的池性質(zhì)趕稱手性(或稱位手征己性)(C崗hi少ra朗li衛(wèi)ty根據(jù)腿希臘惡文Ch技ei堤r，手勒的意偶思)。所老以也攔可以畫說手孩性是兼物質(zhì)余具有移旋光天性和鵝對映竄異構(gòu)掠現(xiàn)象番的必痰要條敲件。具有調(diào)手性疊的分它子稱田為手性漁分子(Ch岡ir帳almo銅le蘆cu暗le介s)。由于曲含一閣個不鄭對稱睡碳原定子的齊化合批物具技有手飼性是強與其泡特征悟的中曬心碳椒原子海有關(guān)踏，因日此把謎這個臨特征創(chuàng)原子塔稱為使手性指中心濤，而題把不卡對稱粗碳原堤子稱客為手性手碳原搏子。3.分子插的對罷稱性矩：當部分子犬經(jīng)過研某一軍種對裳稱操眨作后低，其昏中每京一點朋都恢張復(fù)在莫與其退原來銳所占話據(jù)的莖相當獎的位諒置上庫，即憂分子陣重新連復(fù)原魯。這裂種特刷殊操曲作稱另為對稱肚操作，這威樣的捧分子掘稱為對稱磁分子。*對稱用因素搖包括惜對稱霞面、對稱非中心、對稱幅軸。對于積大多交數(shù)有閥機化德合物禮來說品，尤壓其是享鏈狀濕化合腳物，謎一般幼只需免考察擁是否抖具有釋對稱悉面。1.對稱哀面：體假如壺有一手個平茫面可棒以把茶分子賽分割勾成兩弊部分夕，而紡一部臺分正父好是風(fēng)另一惠部分肉的鏡姐象，剖這個威平妨面就承是分貪子的創(chuàng)對稱膨面(用σ表示)。例晚如：二、對稱派因素若分退子中咳所有筒的原微子都哄在同蜻一平幸面上鏟，例遇如，(E崇)-諷1,脈2-二氯山乙烯掩，這渾個平妨面就猛是分療子的扶對稱它面，機因此悅它不滅具手肺性，亂事實孝上它飼沒有慈旋光罷性。CCHHClCl苯或仆環(huán)己病烷分銷子有亂多少巾個對溜稱面叮？7*物質(zhì)藝分子始凡在箱結(jié)構(gòu)急上具英有對吃稱面勿或?qū)V稱中廟心，茫就不殼具有聞手性待，就企沒有降旋光佳性。反之城，在槍結(jié)構(gòu)嘉上不公具有罪對稱偶面分盤子就帝具有嫩手性周，它宮和鏡含象互彈為對首映異回構(gòu)體莖，不疏能重流疊，瓣具有店旋光銷性。2.對稱片中心銜：若絡(luò)分子捷中有宗一點P，通過P點畫索任何平直線賣，如撇果在號離P等距說離的支直線剃兩端溫有相抹同的廢原子哪或基酸團，從則點P稱為拼分子屆的對由稱中勵心(用i表示)。例東如，2,鋪4-二氟-1歷,3星-二氯騾環(huán)丁種烷，賽即具捷有對請稱中另心i。具有悄對稱稻中心亦的分弦子和宗它的也鏡象崖是能謀重疊庭的，球因此圣它不慘具手磚性。盼事實田上，還它沒煌有旋劍光性錄。3.對稱占軸：棄如果潔穿過何分子儉畫一鄙直線刺，分屈子以直它為捏軸旋廁轉(zhuǎn)一族定角殘度后厭，可夠以獲凍得與敲原來蔑分子鐵相同港的形躺象，鏈這一犯直線含即為洞該分趕子的對稱身軸。當分跑子沿席軸旋叨轉(zhuǎn)36崇0°蛋/n，得到叔的構(gòu)響型與晉原來臟的分扯子相狗重合俊，這求個軸云即為咸該分舒子的n重對倆稱軸叮，用Cn表示。正n邊形肺有n重對姿稱軸曉。例如C3C4C5C6C2象上陰述一層些含紙對稱河軸的拉化合悄物都愉是非米手性望化合階物，仿這是巴由于蝴它們某分子潔中同息時含興有對浴稱面圈和對錯稱中蘆心的瀉緣故寨。但有他些含英對稱掃軸的苗化合硬物，昂卻不鐵含對中稱面謙和對籮稱中丹心，津也具膀有手仍性。店例如透，反-1肢,2斑-二氯雁環(huán)丙流烷分痕子中宿有二奔重對醋稱軸黎，但筒沒有滿對稱絡(luò)面和陡對稱鳴中心放，具市有旋召光性中，是牙手性醋分子。因此毯有無說對稱桑軸不聯(lián)能作樹為判骨斷分釋子有陰無手妻性的秤標準縱。在手牽性分危子結(jié)獵構(gòu)中貧，往鍛往允箏許有規(guī)象對敗稱軸虜?shù)膶Υ莘Q因末素存暫在?！?筆-3具有非一個蓄手性緩碳原犧子的厭對繁映異雨構(gòu)含有估一個患手性昂碳原襪子的某化合婆物即Ca獲bc憤d型的易化合蜘物也練都有毅兩個所對映蹈異構(gòu)揚體，頁其中殊一個漠是右擱旋體勢，一觸個是伯左旋碧體。對映繞體的資等量稀混合控物叫耽做外甩消旋踢體。一對歐對映父異構(gòu)病體除含旋光持方向供相反史外，西其它環(huán)物理竟性質(zhì)姻，如朽熔點罩、沸趣點、奮相對冤密度晉、比效旋光孤度以潛及在盒非手至性溶冒劑中環(huán)的溶釀解度顯等都想完全繭相同蝦。在去化學(xué)痕性質(zhì)患方面珍，對沿映異吸構(gòu)體炒與非陳手性猜試劑楚的作致用是戲完全炮相同炮的，拋但在尾與手欺性試寶劑作運用時替，或重在手向性環(huán)環(huán)境下挑，例勒如在脾手性巡壽溶劑鹽或手幸性催軟化劑膝的作勝用下狼，二涉者的郵反應(yīng)寸速率裙有所菌不同啞，在跌某些賽特殊知情況緣瑞下，聯(lián)其中痛的一趨個會孫根本犧不發(fā)秀生反義應(yīng)。早由于孔構(gòu)成浮生物教體的避有機粱物大居都是谷有手混性的檔，尤賽其是尊牛物膨大分斧子中塑，常仗有多振個手跨性中判心，折所以柄對映叨體間賽極為泳重要釋的區(qū)權(quán)別是紐奉，它洲們對透生物需體的胸作用較不同規(guī)?！?細-4分子笛構(gòu)型一、籠構(gòu)型鴨的表梯示方宅法二、法相對軟構(gòu)型坡和絕散對構(gòu)你型三、構(gòu)朽型命化名法一、構(gòu)型杯的表襪示方砌法對映螺異構(gòu)聞體的睜構(gòu)造婆式相蠟同，倘僅空總間排搏布即薯構(gòu)型丟不同賓，所咱以需浙用構(gòu)饑型式施表示獲。例如捐，乳繭酸對促映體絨具有向下列幻玉四面落體構(gòu)半型：為了誼便于看書寫喚和進誤行比能較，錦對映拆體的象構(gòu)型粘可以魔用費菜歇爾(E．Fi膀sc敞he集r，18箱52～19鮮19肚)投影惹式表栽示，我費歇到爾(德國)于19消02年獲棵諾貝波爾化險學(xué)獎本。也聲就是纖把上殼述四喉面體盲構(gòu)型妄按圖6-違12規(guī)定向的投綢影方愈向投劈燕影在怨紙面犯上。乳酸悼的對丘映體干的投遲影式1.投影湯的原裹則：廁投影錄時，剩與手乓性碳叉相連鈔橫向怪兩個難鍵朝愈前，懇豎向法兩個偵鍵向矮后(“橫前佩豎后”)，交液叉點校為手性白碳。一般撫將主截碳鏈止放在卡豎直貨線上截，把眾命名息時編醬號最鋪小的紫碳原話子放服在上頌端。注意彩：在使猾用投道影式席時，逗要注身意投施影式僵中基螞團的境前后救位置問關(guān)系處，要外經(jīng)常因與立揀體結(jié)燥構(gòu)相靈聯(lián)系立。投影偽式不壺能離少開紙渡面而撓翻轉(zhuǎn)換過來，因促為這斜會改芳變手蟲性碳派原子漿周圍款各原聯(lián)子或夢基團素的前禾后關(guān)忽系。C

OHCHOHCH2OHFischer投影式CHO

HCHHO

2OH(+咬)-甘油谷醛COOHHHHOOHHOOCFischer投影式CO2HCO2HOHHOHH(+扛)-酒石廊酸*2.判斷無兩個已投影災(zāi)式是盜否同災(zāi)一物惜的方域法：①在紙誼面上警轉(zhuǎn)動18新0°，其愿構(gòu)型務(wù)不變勾。投影忽式不雷能在偷紙面懶上轉(zhuǎn)活動90羞°，因合為轉(zhuǎn)彩動后竄投影攜式已議經(jīng)不沒同了堆。例如笛：*②在投紗影式貼中如掀果使棒一個佛基團慘保持疊固定泛，而把把另錢外三株個基脈團順倦時針唯或逆如時針訊地調(diào)辛換位儀置，織其構(gòu)著型不酸變。HNH2CO2HCH3CO2HNH2HCH3CO2HNH2HCH3CO2HNH2HCH3*③任微意調(diào)獵換兩段個兩照個原取子或鄭基團黃偶數(shù)渴次，勞其構(gòu)朋型不嘗變。練習(xí):下列Fi竊sc蕩he奔r式是單否表蒙示同析一化使合物杠？

COOH CH2OH H OH HO H CH2OH COOH

1

2

COOH OH HO H HOCH2 COOH CH2OH H

3

4此外茶，對恐映體幼的構(gòu)論型還站可用帖楔形傲表示績：在上克式中矮，手晴性碳邊原子錘和以柏實線蠢相連倆的原竹子或餃原子仍團在懲紙面蠢上，移用楔消形實武線表卸示的層基團遲在紙御平面稻的前行方，票楔形零虛線糕相連趟的在研紙面造后方孝，這械種表聞示法采比較推生動譯形象敗，但的缺點留是書益寫不矮方便俘。手性塌碳構(gòu)困型有小兩種劉標記穿方法孕，在御命名賊時寫竟在名仇稱前志。二、診手性勤碳構(gòu)波型的躁標記D-待L構(gòu)型世標記示法D-德L（De圾xt骨ro和Le睬av飄o的字隸首，D意為夠“右候”，L意為誰“左帝”）戒標記禮法是泳以甘抖油醛搬（2,閃3-二羥嚼基丙端醛CH2OH接CH框OH肥CH弟O）為參俘照標昆準。在費關(guān)歇爾固投影咽式中默，手泉性碳特上的—O底H在右獅邊的睛構(gòu)型(Ⅰ夏)規(guī)定鄰為D型，—O喊H在左抓邊的注構(gòu)型(Ⅱ偵)是L型。其他蠶化合壁物，艇在保飽持手農(nóng)性碳努構(gòu)型柔不變來的化津?qū)W轉(zhuǎn)哀化過逐程中炒，可境由D型甘盼油醛乓轉(zhuǎn)化廣來的憶化合目物就斧是D型的井，可筐由L型甘尋油醛之轉(zhuǎn)化隆來的影化合請物就罷是L型的貢。例：內(nèi)從D型甘膠油醛竹氧化玩得到炊的甘與油酸貨是D型，叔從L型甘箏油醛魚氧化辨得到筆的甘淋油酸蒜是L型，賭因為弦在氧脅化過劉程中排不涉紙及手達性碳據(jù)的構(gòu)背型。傘這種姓標記慌是相環(huán)對的，盈在有芳機化頑學(xué)發(fā)冰展的快初應(yīng)那用普妄遍，暮現(xiàn)在姥在糖亮類化合橋物和獨蛋白惹質(zhì)構(gòu)霜型標落記上威還有死應(yīng)用塑。IU己PA筆C命名廚規(guī)則旁：對綠含有禽一個C*化合說物Cab漲cd的命賢名，秩首先境把C*所連用的四剩個原遷子或艦基團(a、b、c、d)根據(jù)潮順序桐規(guī)則顛先后喪排列(如a>濾b>器c>懲d)，然后征將上霞述排汽列次海序最污后的填原子登或基辣團(d貢)放在怒離觀優(yōu)察者鎖對著萄眼睛刷最遠聞的地搬方，拉這時駝其他都三個職原子倉或基芒團(a、b、c)就指找向觀旬察者率，這望個形填象與萍汽車儉駕駛持員面玻向方欺向盤勤很相功似，d在方奸向盤孕的連宏桿上凈。三、紹構(gòu)型怠的命剩名法然后僅再觀匹察這乏三個季原子續(xù)或基飯團按壟順序?qū)σ?guī)則炕遞減伶排列那的順涼序(a－b－c)，如果棕是順蒸時針幟方向陶排列斷的即貸：這一賀構(gòu)型啊就用R表示(R是拉耍丁文Re蒙ct穴us的字嘉首，兇是右細的意合思)。如果跌是反妨?xí)r針絕排列屆的，晶就用S表示葵構(gòu)型(S是拉賄丁文Si碗ni碧st沫er的字仗首，捎是左毯的意蒼思)。RS3、實單例：例1：1-氯-1疫-溴乙昂烷按順澇序規(guī)兼則：Br財>Cl>C泊H3>HR構(gòu)型禿命名榴為(R焦)-匹1-氯-1來-溴乙哭烷例2：(+抓)-麗2-氯丁閥烷按順遷序規(guī)由則：Cl>C2H5>C陵H3>HS構(gòu)型*4.左右丟手規(guī)福則：將母那指指嚼向最醬小的晨基團嘴，然菊后用請其他嚼四指控沿由分大到緊小基時團的紅順序站攥握競，右齒手為R型，玩左手圣為S型。5、費上歇爾浮投影斯式構(gòu)般型的婦命名犬規(guī)則(1)若最菌小位覆次基圍團處則于豎減直鍵護時，市其它樸三個重原子腐或基擔團按被次序赤規(guī)則睛（從堅大→?。┎炫帕腥桧樞蜢枮轫樻?zhèn)時針東則為R型，押反時械針為S構(gòu)型涼。（R）-乳酸（S）-乳酸(2迎)若最且小位驕次基濃團處福于橫戶鍵時哭，其農(nóng)它三饑個原衰子或屈基團銜按次懲序規(guī)技則順萍時針孟則排饒列為S型，始反時勸針為R構(gòu)型遞。（S）-乳酸（R）-乳酸§8熊-5含兩合個手問性碳處原子爹化繼合物耳的對柄映異進構(gòu)在有畫機化姓合物埋分子逝中，衛(wèi)隨著副手性訴碳原晚子數(shù)疤目的增小加，洲其立畢體異斜構(gòu)現(xiàn)揮象也素愈益沸復(fù)雜進。當逮分子擾中含有定兩個喉手性動碳原泛子時論，根宏據(jù)它危們所命連四旬個基刃團是否寧相同撫，可渣以分丟為不封相同雨和相沿同的隔兩類征。一、呼含兩昨個不掛相同世手性銹碳原抖子的脅化合鑄物二、絹含兩妹個相后同手歇性碳會原子思的化勸合物一、深含兩棒個不華相同公手性坑碳原罪子椅的化龜合物在這希類化武合物筍中兩鵲個手東性碳類原子死所連躲的四盞個基眨團是槍不完澡全相齊同的講。例險如：[α]+伸7.榮1o-載7.艦1o+掀9.賤3o-梳9.撫3o（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）（Ⅳ）*1.非對尤映異申構(gòu)體樣：不床呈鏡紫象對回映關(guān)繳系的富立體撲異構(gòu)哄體稱汪為非對伴映異非構(gòu)體襲，簡輕稱非艇對映框體(di既as學(xué)te陪re萌om鬧er滲s)。Ⅰ和Ⅲ、Ⅳ。*2.非對浮映異榨構(gòu)體際的產(chǎn)國生：棄當分蔑子中橋有兩丹個或礦兩個贏以上站的手威性中讓心時哨，就辜有非遮對映紡異構(gòu)適現(xiàn)象吸存在踢。3.非對今映異匹構(gòu)體灶的性努質(zhì)：①非慘對映肯體的秩物理旋性質(zhì)訓(xùn)如熔稀點、丟沸點豈、折肢射率蜓、溶防解度償?shù)榷记幌帱S同；②比歌旋光燦度也聚不同同，旋拖光方便向可幕能一點樣，批也可敵能不若一樣聞；③由泰于它需們具盯有相鏟同的得官能血團，艦同屬歪一類咽化合敏物，菜因而弄化學(xué)應(yīng)性質(zhì)死相似青，但匹是它團們分勵子中墾相應(yīng)耐原子凳或基浙團之缺間的即距離博并不墾完全壞相等接，所臂以它等們與窯同一懂試劑轎反應(yīng)而時的衛(wèi)反應(yīng)堆速度己不等尺。4.光學(xué)裳異構(gòu)滿體的清數(shù)目既：在滲旋光鳥性化狗合物摸中，固隨著域手性智碳原淋子數(shù)眠目的栗增多返，其逆光學(xué)頂異構(gòu)乘體的辨數(shù)目矮也增暑多。當分棋子中鍋含有n個不帶相同路的手拍性碳廟原子扭時，殲就可瞎以有2n個光針學(xué)異策構(gòu)體土，它禁們可開以組渠成2n－1個外偉消旋饑體。如果奧