《立体化学》PPT课件

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1、第六章对映异构Chapter6Enantiomerism本章内容引言6.1.立体异构6.2.分子的对称性6.3.分子的手性和对称因素6.4.偏振光、比旋光度6.5.含手性碳原子的分子的立体化学6.6.不含手性碳原子的光活性异构体6.7.环状化合物的立体异构6.8.外消旋化、差向异构化6.9.旋光异构体的性质6.10.不对称合成6.11.外消旋体的拆分从自然界中最重要的物质都是光学活性物质说明“有生命的自然界是不对称的世界”。自然界重要的光活性物质,如：D-（+）-葡萄糖D-核糖D-脱氧核糖构成蛋白质的氨基酸全部是L型在一对对映异构

2、体中，往往只有单一的光学异构体具有显著的生理活性。而对映体则是低效，无效，甚至是有害的。即“生命体在其生命活动中，严格的识别着光学对应体”因而光学活性物质的研究对于生命科学的研究，病理、药理的分析，及高效低毒的专一性强的医药、农药的合成，及模拟酶催化剂的研制等方面都有着极其深远的意义。d-异构体有强兴奋作用l-异构体抗兴奋作用D-(-)有杀菌作用L-(+)无药效Z-R（有生理活性）立体异构构造相同,分子中原子或基团在空间的排列方式不同。基本概念：对称动作和对称元素对称动作：是一种动作，是指物体的每一点都与经受动作之前的等价点（物理

3、上不能区别）相重合的动作----叫对称动作或对称操作。对称元素：施行对称动作时，所依赖的几何要素（点、线、面）----叫对称元素。分子的对称动作越多，对称性越高；分子的对称动作越少，对称性越低。1.旋转和旋转轴对称动作与对称元素（1）基旋角α：使分子复原的最小旋转角。（2）轴次=2π/α=n（Cn叫n重旋转轴）（3）动作数目=n（4）主轴和副轴：轴次最大的轴叫主轴，其余的为副轴。主轴与副轴相互垂直。1.旋转操作与旋转轴分子中若存在一条轴线，绕此轴旋转一定角度能使分子复原，就称此轴为旋转轴,符号为Cn.旋转可以实际进行，为真操作；相

4、应地，旋转轴也称为真轴.H2O2中的C2这里α=180o，n=2给水分子作一次旋转对称操作：下面分析苯分子的旋转对称元素：3C2和3C2’，C6为主轴共有18个旋转对称动作。[讨论]NH3CH4BF3讨论下列分子的旋转对称性：2.反映和对称面分子中若存在一个平面，将分子两半部互相反映而能使分子复原，则该平面就是镜面σ，这种操作就是反映.2.反映和对称面（对称动作）（对称元素）反映是一种虚动作例：垂直主轴：通过主轴：通过主轴且平分两个C2轴试找出分子中的镜面下列化合物有几个对称面？[讨论]3.对称中心如果从分子中的任一原子或原子团经

5、中心P等距离延长得到具有相同的另一原子或原子团，则称该分子具有对称中心。具有对称中心的分子为非手性分子。中心P3.反演和对称中心（对称动作）（对称元素）例：P(x,y,z)P(-x,-y,-z)反映也是一种虚动作指出下列化合物的中心对称位置：4.象转和象转轴（对称动作）（对称元素）==例：例:例:[讨论]下列分子的对称性(对称轴??,对称面??,对称中心??象转轴??)1.对称与不对称判天地之美,析万物之理。——庄子在所有智慧的追求中，很难找到其他例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比.——李政道生物界的对称性蝴蝶

6、的四翅（每侧两个）左右对称长瓣兜兰(Paphiopedilumdianthum)两侧长瓣左右对称卡特兰(Cattleyalabiata)左右对称生物界的对称性对称的脸谱建筑艺术中的对称性对称的雪花自然规律的对称性分子轨道对称性守恒泡利原理电偶极跃迁选律ggguuguu不对称的宇宙星云北马兜铃(Aristolochiacontorta)右旋常青油麻藤(Mucunasempervirens)右旋萝藦科杠柳(Periplocasepium)右旋自然界中的手性体与宇宙的不对称性尽管可以发现一些物体以对映异构体存在，但真实世界通常显示对其中

7、一种手征性更加偏爱,生命有机体更加强烈地显示这种偏爱。请注意山中腾类植物绝大多数总是右旋向上爬。不对称的生命表现形式生物分子的手性甚至会反映到生物体的外形上．试留心观察一下：自然界有无“左旋蜗牛”?打假新问题?——真假“牛魔王”你是假的……你是假的!对称性的自发破缺上帝是一个弱左撇子——WolfgangPauli化学教科书通常说：除旋光方向相反外，对映异构体有相同的物理性质；除了对于旋光性试剂表现出不同的反应性能外，对映异构体有相同的化学性质.但是，现代科学中一直有一个未解之谜：为什么组成我们机体的重要物质——蛋白质都是由L-氨基

8、酸构成？而构成核糖核酸的糖又都是D型？大自然这种倾向性选择的根源何在——它是纯粹的偶然因素还是有着更深刻的原因？许多科学家都关注着自然界这一类对称性破缺.1937年，Jahn与Teller指出，非线型分子不能稳定地处于电子简并态，分子会通过降低对称