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1、第7章 立体化学1本讲稿第一页，共三十一页7.1 7.1 异构体的分类异构体的分类构造异构2本讲稿第二页，共三十一页7.1 7.1 异构体的分类异构体的分类立体异构(stereoisomerism)定义：定义：(1)顺反异构(2)构象异构(3)对映异构a键e键3本讲稿第三页，共三十一页(3)对映异构:实物与镜像不能重叠，它们互为镜像关系，称该实物与镜像为一对对映异构体。实物与镜像不能重叠的现象称为手性(chirality)。7.1 7.1 异构体的分类异构体的分类立体异构(stereoisomerism)4本讲稿第四页，共三十一页7.1 7.1 异构体的分类异构体的分类对映异构体的性质:(1)
2、物理，化学性质相似；(2)对平面偏振光的作用不同:一个可以使平面偏振光右旋(dextrorotation)，符号为(+)一个可以使平面偏振光左旋(levorotation),符号为(-)其向右及向左旋转的角度基本相同，因此对映异构也称为旋光异构旋光异构。(optical isomer)什么是平面偏振光？Conclusion:5本讲稿第五页，共三十一页7.2 7.2 偏振光和比旋光度偏振光和比旋光度尼可尔棱镜(Nicol prism)旋光度a(1)(1)偏振光偏振光:(2)(2)旋光性，也称光学活性旋光性，也称光学活性(optical activity)optical activity)物质是平
3、面偏振光发生旋转的性质。物质是平面偏振光发生旋转的性质。6本讲稿第六页，共三十一页7.2 7.2 偏振光和比旋光度偏振光和比旋光度比旋光度(specific rotation)7本讲稿第七页，共三十一页7.3 7.3 分子的手性和对称因素分子的手性和对称因素(1)对称面CH4CH3ClCH2Cl2CH2BrCl具有对称面的分子，8本讲稿第八页，共三十一页(2)对称中心7.3 7.3 分子的手性和对称因素分子的手性和对称因素具有对称中心的分子，9本讲稿第九页，共三十一页(3)四重交替对称轴7.3 7.3 分子的手性和对称因素分子的手性和对称因素Conclusion:10本讲稿第十页，共三十一页7
4、.4 7.4 含有一个手性碳原子的化合物含有一个手性碳原子的化合物Fischer投影式投影式:手性碳手性碳或或手性中心手性中心乳酸乳酸发酵发酵得到的乳酸是得到的乳酸是左旋左旋的，的，肌肉运动肌肉运动产生的乳酸是产生的乳酸是右旋右旋的。的。从从酸奶酸奶中得到的乳酸中得到的乳酸无旋光性无旋光性，它是等量的左旋乳酸和右旋乳酸，它是等量的左旋乳酸和右旋乳酸的混合物，称为的混合物，称为外消旋外消旋体体。球棍模型球棍模型(式式)透视式透视式书写不方便书写不方便Fischer投影式投影式Fischer投影式书写规则：投影式书写规则：两条直线的交点为碳，它位于纸平面上；两条直线的交点为碳，它位于纸平面上；与横
5、线相连的基团伸向纸前面；与横线相连的基团伸向纸前面；与竖线相连的基团伸向纸后面。与竖线相连的基团伸向纸后面。Fischer投影式书写惯例：投影式书写惯例：一般将碳链放在竖直方向，一般将碳链放在竖直方向，把氧化数最高的基团放在上面。把氧化数最高的基团放在上面。=乳酸乳酸11本讲稿第十一页，共三十一页Fischer投影式旋转及对调规律投影式旋转及对调规律:7.4 7.4 含有一个手性碳原子的化合物含有一个手性碳原子的化合物(1)旋转旋转-在纸面上旋转在纸面上旋转 旋转旋转-立体旋转立体旋转 原化合物原化合物 对映体对映体(2)对调对调12本讲稿第十二页，共三十一页7.5 7.5 构型和构型标记构型
6、和构型标记D,L标记法标记法人为规定人为规定:甘油醛甘油醛D-(+)-甘油醛甘油醛L-(-)-甘油醛甘油醛13本讲稿第十三页，共三十一页7.5 7.5 构型和构型标记构型和构型标记R,S标记法标记法规定：规定：(1)将与手性碳原子相连的将与手性碳原子相连的4个原子或基团按次序规则排列，优先的在前。个原子或基团按次序规则排列，优先的在前。(2)将最小的基团远离观察者，从最小的基团的对面观察其它三个原子，将最小的基团远离观察者，从最小的基团的对面观察其它三个原子，如其余三个原子从大到小的顺序如其余三个原子从大到小的顺序a-b-c以顺时针方向排列，称为以顺时针方向排列，称为R构型，构型，若若a-b-
7、c按反时针方向排列，称为按反时针方向排列，称为S构型构型。同a b c d14本讲稿第十四页，共三十一页7.5 7.5 构型和构型标记构型和构型标记R,S标记法标记法注意：化合物的构型注意：化合物的构型R,S或或D,L和旋光方向和旋光方向()是没有关系的，因为旋光方向是没有关系的，因为旋光方向 是化合物的固有的性质，而对化合物构型的标记是人为的规定。是化合物的固有的性质，而对化合物构型的标记是人为的规定。15本讲稿第十五页，共三十一页7.6 7.6 含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化合物一、两个不同手性碳原子的化合物一、两个不同手性碳原子的化合物非对应异构体非对应异构体(dias
8、tereoisomer):如以如以n代表分子中手性碳原子的个数，那么立体异构的最高总数应是代表分子中手性碳原子的个数，那么立体异构的最高总数应是2n个。个。*氯氯代代苹苹果果酸酸16本讲稿第十六页，共三十一页7.6 7.6 含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化合物二、两个相同手性碳原子的化合物二、两个相同手性碳原子的化合物内消旋内消旋(meso-)化合物化合物:这种有手性中心，但无手性的化合物叫做内消旋化合物。可见分子有手性中心，这种有手性中心，但无手性的化合物叫做内消旋化合物。可见分子有手性中心，分子不一定有手性，这是由于分子中一部分引起的旋光被作为镜面的另一部分所抵消。分子不一
9、定有手性，这是由于分子中一部分引起的旋光被作为镜面的另一部分所抵消。等量的等量的5 5和和6 6的混合物为外消旋体，也无旋光性，的混合物为外消旋体，也无旋光性，但外消旋混合物在性质上不同于内消旋化合物。但外消旋混合物在性质上不同于内消旋化合物。注意注意:*酒酒石石酸酸17本讲稿第十七页，共三十一页7.6 7.6 含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化合物三、三、FischerFischer投影式，透视式和投影式，透视式和NewmanNewman式之间的转换式之间的转换Fischer投影式投影式透视式透视式1Newman式式将透视式将透视式1横过来，沿着横过来，沿着C2-C3键的方向看
10、：键的方向看：原来竖线上的基团由向后变为向下原来竖线上的基团由向后变为向下原来横线上的基团由向前变为向上原来横线上的基团由向前变为向上2323透视式透视式218本讲稿第十八页，共三十一页7.6 7.6 含有两个手性碳原子的化合物含有两个手性碳原子的化合物三、三、FischerFischer投影式，透视式和投影式，透视式和NewmanNewman式之间的转换式之间的转换19本讲稿第十九页，共三十一页7.7 7.7 含有三个手性碳原子的化合物含有三个手性碳原子的化合物2,3,4-三羰基戊二酸三羰基戊二酸:假手性碳假手性碳定序时定序时:R S34512345123451234512*20本讲稿第二十
11、页，共三十一页7.8 7.8 环状化合物的立体异构环状化合物的立体异构1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷:1,2-环丙烷二甲酸环丙烷二甲酸:21本讲稿第二十一页，共三十一页7.9 7.9 不含手性碳原子化合物的旋光异构不含手性碳原子化合物的旋光异构丙二烯型化合物丙二烯型化合物:镜子镜子2-甲基甲基-2,3-戊二烯戊二烯对称面将一个双键用一个环代将一个双键用一个环代替，环相当于一个双键，替，环相当于一个双键，分子不具有对称因素，分子不具有对称因素，有手性。有手性。22本讲稿第二十二页，共三十一页7.9 7.9 不含手性碳原子化合物的旋光异构不含手性碳原子化合物的旋光异构联苯型化合物联苯型化合物:2
12、,2以及6,6位带有取代基时，两个苯环绕单键旋转受阻，两个苯环间成一个角度，不在一个平面内，如同一个苯环的邻位带有不同的取代基，则分子无对称因素，有手性。23本讲稿第二十三页，共三十一页7.11 7.11 制备手性化合物的方法制备手性化合物的方法制备手性化合物的方法有制备手性化合物的方法有3 3种种:(1)由天然产物中提取；(2)外消旋体的拆分；(3)手性合成。化学分离法;生物分离法;光学纯。(见下页)24本讲稿第二十四页，共三十一页7.11 7.11 制备手性化合物的方法制备手性化合物的方法 光学纯。对映体过量百分数(enantiomeric excess%),简写为 ee%:一个对映异构体
13、超过另一个异构体的百分数。25本讲稿第二十五页，共三十一页7.12 7.12 反应中的立体化学反应中的立体化学自由基取代反应一个普遍的原则第一类反应：第一类反应：26本讲稿第二十六页，共三十一页7.12 7.12 反应中的立体化学反应中的立体化学卤素与烯烃的加成第二类反应：第二类反应：顺顺-2-2-丁烯丁烯27本讲稿第二十七页，共三十一页7.12 7.12 反应中的立体化学反应中的立体化学卤素与烯烃的加成顺顺-2-2-丁烯丁烯28本讲稿第二十八页，共三十一页7.12 7.12 反应中的立体化学反应中的立体化学卤素与烯烃的加成反反-2-2-丁烯丁烯29本讲稿第二十九页，共三十一页7.12 7.12 反应中的立体化学反应中的立体化学卤素与烯烃的加成反反-2-2-丁烯丁烯30本讲稿第三十页，共三十一页作业作业第第209-211页：页：3,4,7,8,1031本讲稿第三十一页，共三十一页