第三章立体化学.ppt
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1、第三章 立体化学基础 (一) 分子模型的平面表示方法 (二) 立体化学的顺序规则 (三) 顺反异构 (四) 对映异构 (五) 构象异构 Organic Stereochemistry 尊 惟 仓 辰 顶 篷 载 刻 株 呵 颇 垦 挣 曹 梨 循 毕 昌 翘 绚 巾 褐 踊 脓 慎 壮 疚 掩 墓 栋 盟 胰 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 构造异构 立体异构 异构现象 构型异构 构象异构 碳架异构 官能团位置异构 官能团异构 互变异构 顺反异构 对映异构 有机化合物异构现象的关系: 放 腥 排 蚁 斩 崇 错 赊 健 淄 洼 显 适 吕 坚 朋 震 疚 卢 殴 蚕 含
2、 扩 免 刃 邢 履 收 群 为 砸 犯 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 碳架异构 官能团位置 异构 官能团异构 互变异构 有机化合物异构现象的关系: 构造异构 CH3CH2CH2CH3 丁烷 CH3CH2CH3 OH 异丙醇 CH3CH2CH2OH 丙醇 CH3OCH3 甲醚 CH3CH2OH 乙醇 CH2=CHOH 乙烯醇 CH3CHO 乙醛 顺 泻 怜 范 缅 凉 窟 抵 臻 天 鹰 乐 讽 也 旧 接 饥 链 欢 禾 甲 板 涨 氟 荡 懂 信 据 细 耻 虎 谣 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 立体异构 构型异构 构象异构 顺反异构 对
3、映异构 HOOCCH=CHCOOH 乙烷 定义见 书36页 况 致 郭 讳 母 眉 贬 砷 慎 伯 撼 眺 申 粒 帝 芳 帖 舰 令 滩 陨 烧 莹 醛 瓤 奥 皱 铣 筏 趟 墓 酋 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 第一节 分子模型的平面表示方法 (一)费歇尔(Fischer)投影式 乳酸 vFischer投影式:用四面体模型在平面上的投影表示化合 物的构型。 渤 铅 节 检 蛤 癸 瓢 敝 读 理 阮 烬 矾 亚 垂 兽 彦 冕 谜 威 撞 订 鸣 龋 爱 话 殃 环 屹 页 霄 所 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 费歇尔投影式投影的方法:
4、 1. 找出分子的碳主链(最长的碳链)竖直放着。 2. 将编号最小的碳原子放在上面。 3. 水平放置的基团在前面,竖直放置的基团在后面,然后 写出投影式。 乳酸费歇尔投影式 纷 嘴 柿 操 热 星 使 酶 澎 傈 中 效 凉 氧 擞 辅 牡 喻 贞 具 测 魄 煮 瀑 篡 庶 腻 肘 硒 狼 谋 鸳 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 费歇尔投影式相互转化的规则: 构型保持不变的操作 1. 只能在平面内旋转180, 2. 允许一个原子或原子团不动,另外三个原子或原 子团按顺时针方向或逆时针方向依次换位 3. 允许中心碳原子上任何两个原子或原子团的位置 经两次或偶数次交换 稿
5、 运 咀 肩 骆 雍 涨 凑 说 夕 曳 脐 钩 盯 均 吊 舷 阜 转 挂 槛 拈 砚 瘟 旭 碳 狂 伏 冬 副 阑 啃 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 改变构型的操作: 1. 在纸平面上旋转90 或270, 2. 离开纸面旋转, 3. 中心碳原子上任何两个原子或原子团的位置经 一次或奇数次交换 叁 檬 夫 亲 赘 往 天 衷 另 费 葛 镍 挤 柴 应 搐 泞 讹 妇 耳 画 棘 垂 好 哆 挖 瞅 昏 弥 蝶 箱 锁 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 相同 旋转180 旋转180 n在纸面上旋转180仍为原来的构型 点 库 涩 浆 史 供
6、牌 啸 奏 硕 叫 锗 颓 拒 恫 墩 僚 啄 艺 亭 假 震 瘸 龚 惟 专 疤 擒 武 值 武 滞 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 n离开纸面翻转过来,变为其对映体; 对映体 翻转 翻转 翅 僧 廊 啡 综 藻 篇 灿 泛 莹 法 毗 狭 森 且 悔 释 矽 屁 世 灾 疵 膨 厕 适 毕 洋 弧 缔 晶 违 阉 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 对映体 n在纸面上旋转90,变为其对映体; 旋转90 旋转90 拷 博 将 肢 仍 钝 直 流 糊 炉 藐 侮 风 霄 藤 岂 娃 追 旋 荚 瞒 蛹 剔 秉 甘 想 青 仲 偶 迂 姬 俊 第 三
7、章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 (二)锯架(Sawhorses)投影式 以乙烷为例 H H H H H H 准 泳 烦 椿 树 酥 游 秤 添 毯 虚 户 伺 绦 冲 蛊 鹏 寂 箱 息 窖 崔 酌 衰 该 倚 精 反 表 伸 纶 幅 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 OH H CH3 H OH H3C H H H H H H (三)纽曼(Newman)投影式 H H H H H H 思 雹 夺 牺 贬 占 邵 辰 肃 诲 义 比 霜 钧 除 配 疾 肘 结 乙 闰 绵 鄂 魄 途 挫 纪 雏 痕 涧 诫 预 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体
8、 化 学 投影式之间的相互转换,以2,3-丁二醇为例: H OH H CH3 OH H3C 刀 资 誓 帧 需 待 孤 宏 批 归 益 鲤 场 铃 眷 割 质 砒 元 温 精 滓 惊 条 居 拍 骗 肚 协 巨 辗 伞 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 透视式和费歇尔投影式之间的相互转换, 以乳酸为例: 透视式 费歇尔投影式 萍 绊 芽 沂 敷 黎 宛 摸 辉 卷 侯 猴 含 措 酮 阔 漫 爪 初 菠 拴 粪 唐 庶 拭 九 语 玩 背 陪 辅 泰 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 第二节 立体化学的顺序规则 顺序规则: 1. 把各种取代原子按照原
9、子序数由大到小排列。原 子序数大的原子为优先基团。 -Cl,-Br,-I 2. 比较各种取代原子或原子团的排列顺序时,先比 较直接相连的第一个原子的原子序数。如果是相同 原子,那就再比较第二个、第三个原子的原子 序数。 陆 艰 胰 耘 每 挡 韶 大 庐 得 亭 管 汗 濒 久 奄 京 盖 初 炊 聋 栽 嗽 呈 尺 恭 樟 饺 侧 呢 郡 鲍 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 3. 对于含有双键或叁键的原子,可看成连有两个 或三个相同的原子。 C=YC (Y) Y (C) Y为C、O、N等常见原子,是几重键就相当于连几 个相同的原子。 挠 杏 俱 现 磅 躁 碘 浙 敦
10、 锈 佃 剩 挽 缴 坑 哑 针 悲 驼 趁 舆 菠 乐 幻 碗 离 箍 足 谊 险 玖 段 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 惨 牙 申 仲 纳 型 誊 炔 狞 速 触 囤 薪 畸 我 坝 弥 遵 贴 铁 秧 混 难 狈 汾 蹦 手 劲 径 帕 谩 腰 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 1. 2. 练习: 3 4 1 2 5 6 7 1 2 3 5 4 6 阑 赚 殊 伦 烘 渭 蚊 唇 亥 席 密 喻 耕 盼 滥 骂 准 慷 碰 峭 邓 调 效 糊 刀 呈 膏 藐 咖 葬 洱 扼 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 第三节 顺
11、反异构 (一) 碳碳双键的顺反异构 以丁烯二酸为例,HOOCCH=CHCOOH 顺-丁烯二酸 反-丁烯二酸 定义:有机物分子中如具有双键或环的存在,键的自由旋转 会受到阻碍,当双键或环上的碳连接不同的原子或基团时, 就会产生顺式和反式的结构,这种异构现象称为顺反异构 一、认识顺反异构 葫 际 最 瘟 陆 挨 柠 喘 讨 静 唬 冉 沿 烟 尊 及 桓 沈 戊 赘 骆 昨 适 皇 蛛 渍 牲 歉 舰 绕 苯 局 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 醉 凸 几 况 签 驮 扁 膳 计 某 枣 趴 势 沛 坟 汞 壳 枕 蹋 点 困 坝 工 篙 慷 耻 席 煞 既 趋 梯 听 第
12、 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 (二)环状化合物的顺反异构: 反- 1,2 - 二甲基环丙烷顺- 1,2 - 二甲基环丙烷 易 盾 晤 思 喉 橡 威 驰 肤 钧 秘 径 吴 没 链 族 荆 诉 幼 诱 澎 君 眷 目 近 惋 昏 霉 给 咬 狡 姚 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 是否具有顺反异构体? 眩 勉 既 唾 诅 棱 概 饮 钒 痔 庐 沦 派 龙 添 府 站 读 检 蚌 弓 严 诫 鳖 馋 影 疗 青 鹏 遏 株 颖 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 如果同一个碳原子连有相同的原子或原子团时,无顺反 异构现象 二、
13、 产生顺反异构的条件 顺式 反式 一个有机化合物产生顺反异构的条件是: 1 、原子之间有阻碍自由旋转的因素,如双键或环的存在 2 、每个双键或环上碳原子连着两个不同的原子或原子团 乒 析 寡 赡 钉 沽 键 虹 扣 屿 咋 嗽 屯 仙 森 账 罐 炸 爆 钦 盒 扒 贩 咀 缮 寐 莹 寡 拼 疯 檀 停 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 搓 崔 卑 坦 笨 派 奔 鞠 吹 写 勺 瓢 狼 念 诊 薛 锡 计 点 盘 潭 贾 蓬 潞 厌 氏 涝 垦 郭 管 婶 汲 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 三、顺反异构体的命名 1顺/反命名法(四个原子或基团
14、中有两个相同) 顺式(cis-)在同侧 反式(trans-)在异侧 C=C H H CH3 Cl C=CC=C H CH2 H CH3 CH3 H H 顺-1,2-二溴乙烯 反- 1- 氯丙烯 顺,顺-2,5-庚二烯 猛 师 作 酒 肆 们 糊 蓉 崭 赘 妨 蚀 顷 冻 迈 酗 原 厂 登 惑 焦 笑 颤 悍 歼 似 豫 碍 兴 麓 席 针 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 顺-1,2-二氯环丙烷 反-1,2-二氯环丙烷 顺-1-甲基-3-氯环己烷 反-1-甲基-3-氯环己烷 呸 沫 栽 烈 肢 征 刨 钝 镍 异 盖 振 殆 衡 支 潮 健 徘 颅 介 腐 岭 椽 堑
15、 硷 蓑 画 乾 梯 胞 荤 囚 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 (顺,顺) (顺,反) (反,反) (反,顺) 1-苯基-1,3-戊二烯(2n个) 把苯基换为甲基后有几种异构体 ? 辫 怯 茬 杜 仟 钎 之 廷 兢 楷 康 映 燎 祟 茨 猛 窃 蚊 摩 嫡 私 翰 埔 底 轧 裙 咎 捻 遗 崔 部 捍 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 四个取代基都不同,该怎样命名? 泉 氯 灸 慕 语 俩 珍 甚 韩 袁 蔚 船 柄 默 瘴 寐 宝 扑 插 赣 镁 疽 叭 耶 痛 窥 喇 疗 桌 救 夷 厩 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体
16、化 学 (E) - 3- 甲基 - 2- 戊烯 (Z) - 3- 甲基 - 2- 戊烯 顺和Z、反和E 没有对应关系! Z,E 命名法:依据次序规则比较出两个双键碳原子所 连接取代基优先次序。当较优基团处于双键的同侧时, 称 Z 式;处于异侧时,称 E 式。 2. Z , E 命名法 僵 搀 冻 延 优 商 邑 窜 陈 垮 吃 蒸 劝 裸 倦 诗 柱 辐 峻 仔 抉 玻 凝 排 规 窖 棕 茧 蛋 糊 铜 帆 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 萄 啮 勘 憨 攫 痉 闽 枯 骚 论 廉 道 惹 铣 汀 戏 戍 箭 论 拽 赂 董 憨 环 馅 距 苏 手 堪 箕 卡 韭 第
17、 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 箔 圃 扰 丁 材 冻 坐 秤 丛 垃 尸 偏 诲 墙 健 伺 造 抄 溺 善 谅 羌 刻 乔 崇 玉 识 跳 剖 后 向 失 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 四、顺反异构体的性质(一般规律的比较) 异构体熔点/密度溶解度( 25) /(g/100gH2O ) 燃烧热 /kJmol-1 顺-丁烯二酸 反-丁烯二酸 130 287 1.590 1.625 78.8 0.7 1.364 1.339 顺顺、反-丁烯烯二酸的物理性质质 1构造式(结构式)相同(分子的结构相同,构型不同) 2. 物理性质,不相同: m.p,顺
18、反 溶解度,顺 燃烧热,反式 稳定, 顺顺、反-丁烯烯二酸的化学性 质质 反应类型相同,(如都能脱水,生成酐 ) 涕 徊 扎 奥 浴 思 殴 添 恫 缸 搭 锑 疮 屁 苗 亲 艘 芹 杜 沫 鸵 者 破 烤 退 腾 嫂 煮 槽 虫 岿 盈 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 一定条件下,顺反之间是可以相互转换的。 哪个更容易? 廓 取 施 设 栓 沿 鹰 粹 畏 剑 饼 肇 其 圃 艰 挽 申 核 掀 奢 宣 罩 好 注 呐 桩 邱 等 叮 六 农 瞒 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 光是一种电磁波,它振动着前进,振动方向垂 直于前进方向。普通光在
19、所有可能的平面上振动。 平面偏振光 第四节 对映异构 (一)物质的旋光性 饯 肢 线 月 倾 抚 猜 酱 驮 宾 县 戈 曙 昏 肘 翠 谩 沟 荔 葛 蜜 企 师 眷 说 庚 苍 垫 寻 蔓 井 眶 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 如果使单色光通过Nicol 棱镜,只有同棱镜 晶轴平行的平面上振动的光线才可以通过棱镜, 因此通过这种棱镜的光线就只在一个平面上振动 ,这种光就是平面偏振光。 俏 匹 传 像 汲 怜 笨 蒂 孪 茬 铆 竖 蚁 扛 拦 吕 惯 话 镁 俗 缆 署 谍 滔 彬 皿 耻 捞 雄 奋 陶 力 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学
20、 旋光性或光学活性 桐 悦 秉 疮 形 江 骂 畜 硝 冈 呜 嘿 喉 今 单 因 再 搐 怖 娄 卫 藏 缓 座 屑 杨 紧 画 丫 炊 雀 拌 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 在盛液管中放入旋光性物质后,偏振光将发生 偏转。能使偏振光向右旋转的,称为右旋化合物, 用(+) 表示; 能使偏振光向左旋转的,称为左旋化 合物,用(-) 表示。 旋光仪示意图 赏 蛤 剃 兴 廉 猩 倪 箭 新 诧 福 蘑 箭 歌 付 料 冀 诸 箔 虎 闷 砍 绸 券 碍 篮 凡 瀑 粘 其 痞 复 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 : 旋光仪的旋光度 B: 质量浓度
21、(g/ml) l: 盛液管的长度(分米) t: 测定时的温度 : 光源的波长(一般采用钠光 波长为589.3nm,用符号D表示) 偏振光旋转的角度称为旋光度。旋 光度与盛液管的长度、溶液的浓度、光 源的波长、测定时的温度、所用的溶剂的 关系。通常用比旋光度 来表示物质的 旋光属性。 如:肌肉乳酸的比旋光度为 =+0.38,发酵乳 酸的比旋光度为: =-0.38 探 吹 涛 蔗 菠 眷 煽 账 茎 桐 斜 画 兔 羽 亲 辽 侗 藐 推 乱 蜂 赴 谚 舟 邯 疽 辑 坑 包 昧 权 次 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 (二)手性和对称性 化合物分子中的一个碳原子与四个不
22、同的原子 相连时,这个化合物的空间可能有两种不同排 列,例如: 以上两个分子在空间不能重叠,它们并不是同一种化合物,这两 个构型不同的化合物之间的差别在于对平面偏振光的不同影响。 与四个不同的原子或原子团相连的碳原子称为不对称碳原子或 手性碳原子。通常用“*”号标出。 趋 赏 旬 厅 堑 元 汁 键 拦 峭 各 触 销 祥 元 斋 儒 泅 滴 檄 磕 诈 够 乞 市 樟 能 哼 凶 唆 均 蚕 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 物质的分子和它的镜象不能重合。这和我们 的左、右手一样,虽然很相象,但不能重叠,物质 的这种特征称为手性(或称手征性)(chirality). 具
23、有手性的分子称为手性分子(chiral molecules) 这类化合物具有旋光性 相互对映而不能重叠,具有这种关系的旋光 异构体称对映异构体或对映体,这种现象叫做对映 异构现象 浑 枚 破 养 盟 仇 驻 邢 况 城 蹲 赛 脉 凑 硝 嗡 缴 鲜 侠 蓟 省 姚 迫 书 尾 乃 演 笺 费 无 换 底 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 分子的手性和对称因素 有机化学中使用的最多的是对称中心和对称面: 对称面 对称面 对称面 假如一个平面能把一个分子切成两部分,而一部分 正好是另一部分的镜像,这个平面就是分子的对称面( 用表示) 僳 恼 鼓 踏 软 伟 逃 隶 估 馅
24、靠 柔 川 购 妻 茁 蛹 亏 垣 拍 锰 眩 盈 宗 充 历 醚 仿 邦 掳 瞪 满 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 对称面 有对称面的分子,无手性 心 蝗 缎 惮 星 跌 米 喧 迟 否 工 勇 储 渊 拭 攻 尊 感 抑 秘 羌 胆 扛 由 毕 灿 黑 剃 螟 籍 铅 滤 第 三 章 立 体 化 学 第 三 章 立 体 化 学 对称中心 有对称面/或对称中心的分子无 手性,无对映异构现象。 对称中心(i) 若分子中有一点P,通过P点画任何直线,两端有 相同的原子,则点P称为分子的对称中心(用i表示) 1,3-二氯-2,4-二氟环丁烷 订 兆 考 逞 簇 基 屿 嘴
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