(高等教育)大学本科有机化学08 立体化学

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1、第三章立体化学(2)主要内容化合物立体结构式的变换方法手性碳的构型——R型和S型,手性分子的命名手性化合物的特性——旋光性(旋光度a、比旋光,外消旋体和内消旋体)构象对映体和构象非对映体1复习两者不能重合手性分子和非手性分子、手性碳手性分子两者可以重合手性碳非手性分子2对映异构体和非对映异构体对映异构体——互为镜像且不互相重合对映异构体非对映异构体——相互不为镜像3立体结构表达式伞形式Fischer投影式十字式键的方向?4手性碳构型的表示方法(手性碳的绝对构型)手性碳的绝对构型——R/S方法,手性化合物的命名例:2-

2、丁醇选择优先顺序最小的原子或基团远离观察者,其余原子或基团依优先顺序排列(S)-2-丁醇(R)-2-丁醇有一个手性碳沿C-H方向S型(逆时针方向)R型(顺时针方向)56基团的优先顺序(Cohn-Ingold-Prelog定序规则)(1)原子序数大者优先,同位素质量大者优先如:I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H(2)基团的第一个原子相同时,比较与其相连的下一个原子如:-CH2CH3>-CH3-CH2Cl>-CH2F-CH2OCH3>-CH2OH-CH(CH3)2>-CH2CH(CH3)27(3)对不饱和基团

3、,可认为与同一原子连接2或3次如:例:8R/S标记法(Cahn-Ingold-Prelog体系)不对称碳上的四个基团是按照顺序规则排列的(次序规则):(4)孤对电子的次序排在氢原子的后面(5)若存在同位素,则以质量数递减排序(6)(R)>(S),Z>E9例:比较以下基团的优先顺序1210例:2,3-丁二醇的三个立体异构体的命名非手性分子S型S型(2S,3S)-2,3-丁二醇113.由Fischer投影式排列(R)及(S)构型:结论:当最小基团处于横键位置时,其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针,其构型为R;反之,构型

4、为S。结论:当最小基团处于竖键位置时,其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针,其构型为R;反之,构型为S。12R型R型S型S型(2S,3R)-2,3-丁二醇或(2R,3S)-2,3-丁二醇(2R,3R)-2,3-丁二醇非手性分子13A.(2S,3S)-3-chloro-2-pentanolSSRSSRRB.(2R,3S)-3-amino-4-penten-2-olC.(2S,3R,4R)-2-bromo-4-floro-3-hydroxy-5-phenylpentanoicacid14解题方法:构型的多种表示方法的相互

5、转变请给出该化合物的中英文系统名,并将其表示为锯架式和Fischer投影式(2S,3R)-3-chloro-2-pentanol15如何判断一个分子是否有手性最直接法:画其对映体,看是否重合观察有无手性碳:若分子只含有一个手性碳,即为手性分子分子含有二个以上手性碳,情况较为复杂手性碳与立体异构体数目的关系:若分子有n个手性碳,理论上有2n个立体异构体(2n/2对对映体。若手性碳组成相同,数目有所减少。162,3-丁二醇2,3-戊二醇有4个立体异构体与理论数目相同例:手性碳组成相同只有3个立体异构体2,3-戊二醇的两对

6、对映体173.观察分子的有无对称性(无手性碳)(有手性碳)若分子含有对称面或对称中心,为非手性分子如:有对称面和对称中心的非手性分子与镜像重合18旋转轴对称因素(Cn)这种轴是通过物体或分子的一条直线,以这条直线为轴旋转一定的角度得到的物体或分子的形象和原来的形象完全相同,这种轴称为对称轴。指绕轴一周,有n个形象与原形象相同。该直线称为n重对称轴(又称n阶对称轴)。1920更迭旋转轴对称因素(Sn)如果分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360/n之后,用一面垂直与此轴的镜子加以反射,所得到的镜影若能够与原来的

7、分子完全重叠。Sn=Cn+σ(垂直于Cn)1956年首次合成了一个有四重更迭轴的分子S4I=IVII=III21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=i22含假手性碳的分子(了解):一个碳原子(A)若和两个相同取代的不对称碳原子相连而且当这两个取代基构型相同时,该碳原子为对称碳原子,而若这两个取代基构型不同时,则

8、该碳原子为不对称碳原子,则(A)为假不对称碳原子。整个分子有对称面,是内消旋化合物,无手性非手性分子(有对称面)手性分子(为对映体)相同组成的手性碳优先顺序:R型>S型假手性碳的构型(用r/s表示)23结论:有对称面、对称中心、更迭旋转轴的分子均可与其镜象重叠,是非手性分子;反之,为手性分子。至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。若这个分

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