第三章 立体化学（课件）- 《有机化学》同步教学（北京大学）

第三章 立体化学 exit 第一节 立体化学的任务，立体异构体的 分类和定义 第二节 旋光性和分子结构的对称性因素 第三节 手性分子的分类及情况分析 第四节 消旋、拆分和不对称合成 本章提纲 立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。 任务：研究分子的立体形象及与立体形象相联系的特殊物理性质和化学性质的科学。 立体异构体 构型异构体 构象异构体 几何异构体 旋光异构体 { 第一节 立体化学的任务 立体异构体的分类和定义 分类 { 第二节 旋光性和分子结构的对称性因素 不能与其镜象叠合的分子为手性分子； 手性分子有旋光性。 一 手性分子 二 判别手性分子的依据 有更迭对称轴 无手性 旋转+反射 更迭对称轴(Sn)（或旋转反射轴） 有对称中心 无手性 倒反 对称中心(i) （或反演中心） 不能作为区别手性的依据 旋转 对称轴(Cn） 有对称面无手性 反映（射） 对称面（ ） 判别手性的依据 对称操作 对称元素 S1= S2= i 第三节 手性分子的分类及情况分析 一 含手性碳原子的手性分子 二 不含手性碳原子的手性分子 一 含手性碳原子的手性分子 1.含一个手性碳原子的化合物 2.含两个或多个不对称碳原子的化合物 3.含两个或多个相同（相象）手性碳原子的化合物 4.含手性碳原子的单环化合物 （1）手性碳原子 （2）对映体 （3）外消旋体 （4）Fischer投影式 （5）相对构型和绝对构型 （6）旋光度的表示（偏振光） （7）分子的潜非对称性 1.含一个手性碳原子的化合物 具有镜像与实物关系的一对旋光异构体。 （2）对映体 (S)-(+)-乳酸 (R)-(-)-乳酸 ()-乳酸 mp 53oC mp 53oC mp 18oC []D=+3.82 []D=-3.82 []D=0 pKa=3.79(25oC) pKa=3.83(25oC) pKa=3.86(25oC) 15 15 15 外消旋乳酸 （1）手性碳原子（已讲） 特 点 *1 结构：镜影与实物关系 *2 内能：内能相同。 *3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同，在手性环境 中有区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。 外消旋体与纯对映体的物理性质不同，旋光必然为零。 （i）外消旋混合物 （ii）外消旋化合物 （iii）固体溶液 （3）外消旋体 一对对映体等量混合，得到外消旋体。 立体结构 锲形式 投影式 Fischer投影式 （4） Fischer投影式 注意事项： *1. 不能在纸面上旋转90o *2. 不能离开纸面翻转180o *3. 基团两两交换次数不能为奇数次，但可以 是偶数次。 D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 D-(-)-乳酸 （5）相对构型和绝对构型 绝对构型 能真实代表某一光活性化合物的构型（R、S） 与假定的D、L甘油醛相关联而确定的构型。 相对构型 H O （6） 旋光的表示 *1 平面偏振光 普通光通过尼可尔棱镜后产生只能在一个平面振动 的光。这种只能在一个平面振动的光为平面偏振光。 *2 旋光物质 能使平面偏振光旋转一定角度的物质称为旋光性物质。 *3 旋光度() 影响旋光度的因素 (a)被测物质; (b) 溶液的浓度; (c) 盛液管长度; (d) 测定温度; (e) 所用光的波长 在旋光仪中被测出的使偏振光旋转的角度称为旋光度。 *4 比旋光度 25 D = + 90.01。 Na:λ= 5869A Hg : λ= 5461A (C 1.15, C2H5OH) [] [] t D 盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml时的旋光度。 o o t λ 100 M = t λ × 分子量 *5 分子比旋光度 比旋