第04章 对映异构（课件）- 《有机化学》同步教学（西安交大版）

第 四 章 对 映 异 构 16-2 一、手性和对称性 二、手性分子的命名 三、含有多个手性C的开链手性分子 四、不含手性C的手性化合物 16-3 立体化学练习课 五、前手性分子 六、手性化合物拆分 一、手性和对称性 （一）手性碳原子与手性分子 （二）手性和对称性 （三）手性分子的性质 （四）其它手性中心 （五）手性分子的表达 我们的左手和右手非常相似，互为镜像，但不能重合，人们将这种性质叫手性。 16-4 （一）手性碳原子与手性分子 人们发现手性是自然界化合物普遍存在的现象，只要一个碳原子上的四个取代基各不相同，该化合物就必然存在互为镜像的一对结构，如： 我们将这个碳原子叫手性碳原子，这种分子叫手性分子，这两种互为镜像的分子叫对映异构体。 16-5 当ABCD中任意两个基团相等，该分子就不具有手性了。 （二）手性和对称性 由上述 可见，手性在空间结构上具有高度不对称。为了判断一个分子是否具 有手性，就必要了解分子的对称性。 仔细观察会发现，手性C原子的关键特征就在于其连接的四个取代基各不相同。 16-6 1、对称轴 Cn 一个分子可以有一个或多个对称轴。 分子绕轴转动2π/n角度后发生重合，叫n重对称轴，记为Cn。 分子对称性 16-7 2、对称面σ 可以将分子分成完全等同两部分的面,叫对称面 在许多情况下对称面与C2对称轴相同，但有些情况下却不相同。 所以对称面和C2对称轴是完全不同两个概念。 16-8 3、对称中心 i 在分子中有一点，分子在通过此点的任一条直线上对称，此点称为对称 中心。 CH3 CH3 用i表示 16-9 4、n 重交替对称轴 有些分子即无对称面，也无对称中心，但旋转2π/n角度后与镜像发生重合。如四重交替对称轴。 H Cl H Cl Cl Cl H H Cl Cl Cl H H Cl Cl H H H H H H Cl Cl Cl 对映 900 这类分子大多为螺环化合物和与其类似结构的化合物。 16-10 结 论 1、一个分子有无手性与有无对称轴没有关系。 3、判断一个分子又无手性，不能单纯用有无手性碳原子，而要拥有无对称性判断。但只含一个手性碳原子的分子一定是手性分子。 2、一般来讲一个分子如果既没有对称面，又没有对称中心，基本上断定为手性分子（开环化合物）。如果也没有交替对称（螺环化合物），则一定为手性分子。 16-11 （三）手性分子的性质 手性分子除了具有与同类非手性分子相同的化学性质以外，还有许多特殊的性质： 1、旋光性—比旋光度 人们将分拣的酒石酸分别配成溶液，在相同的条件下用旋光仪测定，发现其旋光度大小相等、方向相反。旋光仪的原理如下： 光源 起偏镜 样品池 偏振光 检偏镜   尼科尔棱镜 偏振光通过手性化合物溶液后，光线振动方向偏转的角度为α，叫旋光度。 16-12 旋光度除了与物质本身的性质有关以外，还与样品池的长度、溶液的浓度等有关。 为了排除物质属性以外的因素，常用比旋光度 [α] [α] C . l = α 其中 C 为1ml溶液中样品质量（克）, L 为样品池的长度（dm) 对于纯液体变为： [α]  . l = α 其中  为溶液密度（g/mL）, 16-13 [α] 还与温度、溶剂、光的波长等因素有关。因此经常要注明，如： [α]20D=+52.5 0（水）是葡萄糖的水溶液 其中：20是指20℃，D是指钠光灯。 [α]20D= - 93 0 （水）是果糖的水溶液 通常，将比旋光度简称为旋光度。 旋光度是手性物质的基本属性， 波长589nm， 相当于太阳光谱线中的D线。 到目前为止，只能通过试验测定，不能通过分子的结构推测。 16-14 使偏振光右旋（顺时针）的对映异构体称为右旋体，记为（+）。 使偏振光右旋（逆时针）的对映异构体称为左旋体，记为（-） 将等量的两种异构体混在一起，则不具有旋光性， 称外消旋体，记为(±) 由于具有旋光性，对映异构体又称为旋光异构体 当α〉±180。时，通过稀释的办法确定旋光度, α α 右旋体 左旋体 大部分物质的旋光性方向，也只能通过实验定，不能通过分子结构判断。 16-15 2）手性分子的各种异构体的在手性溶剂中溶解性不同，这样可以将外消旋体拆分成两个对映异构体。 2、手性分子的其它性质 除了旋光性以外，手性分子还具有许多特殊性质，如： 1）在人体或生物体内，两种异构体的活性不同。 3）手性分子与手性试剂的反应速度不同。 4）手性分子有些物理性能不同。 16-16 （四）、其它手性中心 手性中心除了手性碳原子以外，其它采取sp3杂化的其它原子也可以构成手性中心，形成手性分子。 SP3杂化的N原子就可构成手