第五章立体化学基础手性分子讲课讲稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章立体化学基础手性分子,构造异构,立体异构,(,分子中原子间的排列顺序、结合方式,),(,构造相同，原子在空间排布方式不同,),顺反异构,对映异构,构象,异构,同分异构,对映异构,又叫,光学异构,或,旋光异构,。它是一类与物质的旋光性质有关的立体异构,。,第五章,立体化学基础：手性分子,第一节 手性分子和对映体,(,一、手性,),偏振光和旋光活性,偏振光：仅在一个平面上振动的光,光 源,光 栅,旋光活性物质：能使偏振光振动平面偏转一定角度的物质,旋光度：使偏振光振动平面旋转的角度,左旋和右旋,光 源,光 栅,旋光性物质,手性分子,偏振光的振动方向发生旋转,旋光度,旋光仪工作原理示意图,左旋,右旋,检 偏 镜,旋光仪工作原理示意图,能使偏振光的振动方向向右旋的物质，叫做右旋物质，用“,d,”,或“,+,”表示。,能使偏振光的振动方向向左旋的物质，叫做左旋物质，用“,l,”,或“,-,”表示。,对映体是一对互相对映的手性分子，它们都有旋光性，二者的,旋光方向相反,，,比旋光度相等。,旋光性,等量的一对对映异构体混合，旋光性？,外消旋体：,等量的一对对映异构体混合，旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光活性的体系，此体系为外消旋体。,若被测物质是纯液体，则：,样品的旋光度,C,溶液的浓度,（,g/mL）,l,管长（,dm）,液体的密度,(g/cm,3,),旋光度与比旋光度,20,时，以钠光灯为光源测得的比旋光度记为：,此外还需注明溶剂,比旋光度,左手的镜像是右手,右手的镜像是左手,第五章,立体化学基础：手性分子,第一节 手性分子和对映体,(,一、手性,),分子的对称性、手性与旋光活性,左右手互为镜像与实物关系,(,称为,对映关系,),，彼此又不能重合的现象称为,手性,。,问题,：,脚,耳朵,鼻子,螺丝钉是否具有手性,？,第五章,立体化学基础：手性分子,第一节 手性分子和对映体,(,一、手性,),互为镜象，但不能相互叠合的两种构型的分子称为,对映异构体,。,两个模型的关系像左手和右手的关系一样：不能相互叠合，但互为镜象。,与自身镜象不能叠合的分子称,手性分子,(chiral molecule),，凡具有手性的分子就有旋光活性。,对称面(镜面)：,设想分子中有一平面，它可以把分子分为互为镜象的两半，这个平面就是对称面。,对称面,对称面,分子的对称性,对称轴,绕对称轴旋转180之后,对称轴(旋转轴)：,设想分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转360,/,n（n,为正整数）后，得到的分子与原来的分子相同，这条直线就是,n,重对称轴。,对称轴,对称中心,：,设想分子中有一个点，从分子任何一个原子出发，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。,对称中心,CH,3,C,HOHCOOH,（,乳酸,）,手性碳原子：,a,b,如果一个碳原子与四个互不相同的基团相连，则这个碳原子叫手性碳原子。在结构式中用*加以标记。,手性碳原子上的四个互不相同的基团在空间有两种构型，因此含有一个手性碳原子的化合物一定存在,一对对映异构体,。,简单判断法：,1,、互为镜象,但不能相互叠合；,2,、,分子中有且只有一个手性碳。,如何判断是否存在对映异构体？是否为手性分子？,2-氯丁烷,S,型,R,型,C,2,H,5,C,HClCH,3,（,2-,氯丁烷）,含有一个手性碳原子的化合物,2-甲基-1-丁醇,C,2,H,5,C,HCH,3,CH,2,OH,（,2-,甲基,-1-,丁醇）,1-氯-1-溴乙烷,分子,镜像,分子,镜像,分子具有手性的,充分必要条件：,手性分子：,没有对称面、对称中心或交替对称轴的分子，不能与其镜象叠合。,非手性分子：,具有对称面、或对称中心的分子，能与其镜象叠合。,对称轴的有无对分子是否具手性没有决定作用。,构型的表示方法,C,COOH,H,OH,CH,3,H,C,H,3,O,H,COOH,C,H,3,C,H,C,O,O,H,O,H,乳酸,楔型式,R/S,标记法,：,1,、将最小基团置于观察者最远处；,2,、然后从大到小轮转其他三个基团；,3,、若轮转方向为顺时针，则为,R,构型，反之则为,S,构型。,楔型式的,R/S,标记法：,优先次序：,OHCOOHCH,3,H,命名为：,(R)-2-,羟基丙酸,优先次序：,OHCOOHCH,3,H,命名为：,(S)-2-,羟基丙酸,返回,次 序 规 则？,（,1,）,单键碳原子所连接的原子或基团按原子序数大小，把大的排在前面，小的排在后面。同位素按相对原子质量大小次序排列。例如：,（,2,）,当单键碳原子连接的基团的第一个原子相同时，则还需比较后面的原子。,（,3,）,当取代基为不饱和基团时，则把双键或三键原子看作是它以单键和多个原子相连接。,相当于,相当于,19,世纪的有机化学大师，对糖、酶、嘌呤、氨基酸和蛋白质进行了广泛、深入的研究。为生物化学奠定了化学基础。,1902,年，获诺贝尔化学奖，成为第一个获此殊荣的有机化学家。著名有机化学家凯库勒任其化学教授，拜耳,(A.Von Baeyer),是其良师益友。费歇尔认为他一生的成就主要应归功于这位恩师。,费歇尔首次合成了天然存在的糖类。,Fischer(,费歇尔,),费歇尔投影式,两个竖立的键表示,:,模型中向纸面背后伸去的键。,两个横向的键表示,:,模型中向纸面前方伸出的键。,C,O,O,H,OH,H,C,H,3,C,O,O,H,H,HO,C,H,3,Fischer,投影式,:,C,O,O,H,O,H,H,C,H,3,H,C,H,3,O,H,COOH,C,COOH,H,OH,CH,3,C,O,O,H,H,HO,C,H,3,最小基团在竖线上,优先次序：,OHCOOHCH,3,H,在费歇尔投影式上进行,R/S,标记：,C,O,O,H,O,H,CH,3,H,C,2,H,5,C,H,3,H,Cl,优先次序：,ClC,2,H,5,CH,3,H,最小基团在竖线上,命名为：,(R,)-,2-,氯丁烷,命名为：,(S)-2-,羟基丙酸,R,型,最小基团在横线上,优先次序：,OHCOOHCH,3,H,R,、,S,构型与旋光性无内在联系，即,R,不代表旋光性中的右旋，,S,构型不代表旋光性中的左旋。,C,O,O,H,O,H,H,C,H,3,命名为：,(R)-2-,羟基丙酸,S-,型,R-,型,最小基团在竖线上：一致。,最小基团在横线上：相反。,费歇尔投影式必须遵守下述规律，才能保持构型不变：,（,1,）投影式中手性碳原子上任何两个原子或原子团的位置，经过两次或偶数次交换后构型不变。,（,2,）投影式中一个基团不动，其余三个按顺时针或逆时针方向旋转，构型不变。,（,3,）投影式不可离开平面翻转。,（,4,）投影式可在纸面上旋转180。,（,5,）投影式不可在纸面上旋转90和270,C,H,3,H,C,2,H,5,Cl,R,R,S,判断下列物质的,R/S,构型,含有2个手性碳原子的化合物,对于,C,2,：,ClCHClC,2,H,5,COOHH,S,构型,对于,C3,：,ClCHClCH3COOHH,R,构型,命名为：,(2S,3R)-2,3-,二氯,-1,4-,丁二酸,含有2个不相同手性碳原子的化合物,HOOCC*H(OH)C*HClCOOH,2-,羟基-3-氯,1,，,4,丁二酸,有两个不同的手性碳，四种立体异构体，两对对映异构体,HOOCC*H(OH)C*H(OH)COOH(2,3-,二羟基丁二酸,),（酒石酸）,有两个相同的手性碳，三种立体异构体，(1)和(2)为一对对映异构体；,(3)和(4)为同一分子，无旋光性，称内消旋体。,与外消旋体比较？,含有2个相同手性碳原子的化合物,不含手性碳原子的化合物的旋光异构现象,联苯类,丙二烯型,单键旋转受阻,环状化合物的立体异构,旋光异构体的性质,手性分子,与,互为镜象的分子,对映异构体,相同点：,熔点、沸点、相对密度、折光率、在一般溶剂中的溶解度，以及光谱图等物理性质都相同。在与非手性试剂作用时，它们的化学性质也一样。,不同之处：,对,偏振光,的作用,（,旋光方向,）,不同，以及在与手性试剂作用时，化学性质不同。,旋光异构体的生理活性,“反应停”（萨利多胺）事件,研究发现，反应停药物中包含的良种不同构形的光学异构体中，只有（,R,）,-,异构体起镇定的作用，而（,S,）,-,异构体则有致畸作用,.,课堂练习：,1.下列化合物中有无手性碳原子？若有，请用星号标出。,*,*,*,*,*,2.用费歇尔投影式画出下列各化合物的构型,:,(1),(,S)-2-,丁醇,(2),2-氯-(4,S)-4-,溴-(,E)-2-,戊烯,(3),内消旋-3，4-二硝基己烷,(2),(3),3.标出下列各化合物的构型：,S,(1),(2),2S，3S,2R，3S,(3),R,(4),此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,