第十三章 对映异构 （课件）-《有机化学》同步教学（武汉大学出版社）

第十三章 对映异构 本章要求 1．了解物质产生旋光性的原因以及对映异构与分子结构的关系； 2．理解手性碳原子、对映体、非对映体、消旋体等概念； 3．掌握具有一个手性碳原子的化合物的构型表示和标记方法。 13.1物质的旋光性和比旋光度 1、物质的旋光性 只在一个平面上振动的光，叫做平面偏振光，简称偏振光或偏光。 能使偏振光的振动平面旋转一定角度的性能称为物质的旋光性或物质的光学活性。具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。 有些旋光性物质能使偏振光的振动平面向右旋转（顺时针方向），则这种称为右旋物质，右旋通常用（＋）表示。例如自然界得到的右旋葡萄糖表示为（＋）-葡萄糖。有些旋光性物质能使偏振光的振动平面向左旋转（逆时针方向），则这种称为左旋物质，左旋通常用（－）表示。例如自然界得到的左旋果糖表示为（－）-果糖。 2、比旋光度 偏振光通过旋光性物质是偏振光的振动平面所旋转的角度，称为旋光性物质的旋光度，通常用α表示，测定旋光度的仪器为旋光仪。 通常把旋光管的长度为1dm，被测物质的浓度为1mL溶剂中含有1g溶质时测定的旋光度称为比旋光度，通常用[α]表示。比旋光度与旋光度的关系如下： 13.2分子的手性和对映异构 1、分子的手性和对映异构 立体化学上，将连有四个不同的原子或基团的碳原子称为手型碳原子或不对称碳原子，通常用C*表示手型碳原子。 像左旋乳酸和右旋乳酸这样的两个化合物一样，由于实物和镜像不能重合而产生的异构现象，称为对映异构。这样的两个异构体称为对映异构体，简称对映体。 2、对称因素 对称中心和对称面 判断分子是否具有手性的依据 凡是具有对称面 或 对称中心的分子, 一定能够与其镜像叠合, 一定没有手性. 以上对称元素均不具有的分子, 一定有手性. 13.3 分子构型 1、分子构型的表示方法 透视式的表示方法：，将手性碳原子置于纸面，与手性碳原子相连的四个键中的两个用细实线表示处于纸面，第三个键用楔形实线表示该键伸向纸面前方，第四个键用虚线表示该键伸向纸面后方。例如，乳酸的一对对映体的透视式表示如下： 费歇尔投影式的表示方法： 利用模型在纸面上投影得到的表达式。投影式的书写规则是：将手性碳原子置于纸面，横竖两线的交点代表手性碳原子，含碳基团竖着放表示位于纸面下方（即碳链竖着摆放），且将命名时编号最小的碳原子（氧化态较高的碳原子）放在碳链上端，横着的两个基团放在纸面上方。例如， 书写费歇尔投影式时，应该注意三点： ①书写投影时的以上几点要求必须同时遵守，才能保证书写出的投影式正确； ②由于规定投影时手性碳原子上的四个基团相对于纸面是“横前竖后”，因此不能把投影式在纸面上旋转90°或270°，但允许在纸面上旋转180°，但不允许离开纸面旋转180°； ③手性碳原子上的任意两个基团可以进行偶数次调换位置，但不可以进行奇数次调换位置，否则将变成它的对映体。 2 、相对构型和绝对构型 3、分子构型标记法---R/S构型标记法 （1）首先根据次序规则将手性碳原子上的四个原子或基团按优先次序排列成序。假设化合物Cabed，其中a>b>e>d。 （2）将优先次序中编号最小的原子或基团d远离观察者，并使观察者、手型碳原子、编号最小原子d在一条直线上，其他三个原子或基团离观察者最近且在一个平面上。 （3）观察其余三个原子或基团a，b，e，按照次序规则从大到小，即a→b→e的方向旋转，如果旋转方向是顺时针方向，则该化合物的构型是R构型，如果反时针方向，则该化合物的构型是S构型。 利用化合物的费歇尔投影式确定化合物的构型的方法 ： （1）当手性碳原子上优先次序最小的原子或基团处于投影式的上方或下方时，其他三个原子或基团的位次若按照顺时针由大到小排列，则该化合物的构型是R型；若其他三个原子或基团的位次按照逆时针由大到小排列，则该化合物的构型是S型。 （2）当手性碳原子上优先次序最小的原子或基团处于投影式的左面或右面时，其他三个原子或基团的位次若按照顺时针由大到小排列，则该化合物的构型是S型；若其他三个原子或基团的位次按照逆时针由大到小排列，则该化合物的构型是R型。 13.4异构体的分类 $$