《立体化学》PPT课件

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1、第八章立体化学立体化学是有机化学的重要组成部分.它的主要内容是研究有机化合物分子的立体结构及其对化合物的物理和化学性能的影响.立体异构体——分子的构造(即分子中原子相互联结的方式和次序)相同,只是立体结构(即分子中原子在空间的排列方式)不同的化合物是立体异构体.本章主要讨论立体化学中的对映异构.同分异构现象构造异构constitutional立体异构Stereo-碳链异构(如:丁烷/异丁烷)官能团异构(如:醚/醇)位置异构(如:辛醇/仲辛醇)构型异构configurational构象异构conformational顺反,Z

2、、E异构对映非对映异构同分异构isomerism8.1手性和对映体生活中的对映体(1)-镜象沙漠胡杨生活中的对映体(2)-镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能叠合的叫非手性分子.镜象与手性的概念一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.左手和右手不能叠合左右手互为镜象饱和碳原子具有四面体结构.(sp3杂化)例:乳酸(2-羟基丙酸CH3-CHOH-COOH)的立体结构：乳酸的分子模型图两个乳酸模型不能叠合乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们不能相互叠合,但却互为镜象.考

3、察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种——设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360º/n后,(n=正整数),得到的分子与原来的分子相同,这条直线就是n重对称轴.有2重对称轴的分子(2-丁烯)(一)分子的对称性与手性的关系(1)对称轴(旋转轴)——设想分子中有一平面,它可以把分子分成互为镜象的两半,这个平面就是对称面.如:有对称面的分子(氯乙烷)(2)对称面(镜面)——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出去,则在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样的原子,这

4、个点就是对称中心.有对称中心的分子(3)对称中心——设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360º/n后,再用一个与此直线垂直的平面进行反映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全相同,这条直线就是交替对称轴.(Ⅰ)旋转90º后得(Ⅱ),(Ⅱ)作镜象得(Ⅲ),(Ⅲ)等于(Ⅰ)有4重交替对称轴的分子(4)交替对称轴(旋转反映轴)4A:非手性分子——凡具有对称面、对称中心或交替对称轴的分子.B:手性分子——既没有对称面,又没有对称中心,也没有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子.C:对称轴的有无对

5、分子是否具有手性没有决定作用.在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重对称轴.没有对称面或对称中心,只有4重交替对称轴的非手性分子是个别的.对称性与手性的关系:手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子.凡是手性分子,必有互为镜象的构型.分子的手性是存在对映体的必要和充分条件.互为镜象的两种构型的异构体叫做对映体.一对对映体的构造相同,只是立体结构不同,这种立体异构就叫对映异构.如乳酸是手性分子,故有对映体存在:乳酸的对映体(二)对映异构体对映

6、体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.8.2旋光性和比旋光度8.2.1旋光性偏正光的形成偏正光的旋转旋光性--能旋转偏正光的振动方向的性质叫旋光性旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.右旋物质--能使偏正光的振动方向向右旋的物质.通常用“d”或“+”表示右旋.左旋物质--能使偏正光的振动方向向左旋的物质.通常用“”或“-”表示左旋.旋光度--偏正光振动方向的旋转角度.用“”表示.对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性,两者的旋光方向相反,但旋光能力是相

7、同的.旋光性的表示方法:在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性.由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物质的结构有关,而且与测定的条件(样品浓度,盛放样品管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.8.2.2比旋光度(1)比旋光度--通常把溶液的浓度规定为1g/mL,盛液管的长度规定为1dm,并把这种条件下测得的旋光度叫比旋光度.一般用[]表示.比旋光度只决定于物质的结构.各种化合物的比旋光度是它们各自特有的物理常数.旋光仪(polarimeter)用任一浓度的溶液,

8、在任一长度的盛液管中进行测定,然后将实际测得的旋光度,按下式换算成比旋光度[]:式中:C--溶液浓度(g/mL);--管长(dm)若被测得物质是纯液体,则按下式换算:式中:--液体的密度(g/cm3).(2)比旋光度的测定与换算通常将测定时的温度和偏正光的波长标出:溶剂对比旋光度也有影响,所以也要注