第3章立体化学基础

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1、第3章立体化学基础一、异构体的分类杲构现象是有机化学中存在着的极为普遍的现彖。其界构现彖可归纳如下:—构造异构—碳干界构位咒界构官能团杲构互变异构同分异构一—顺反界构对映异构构型异构—立体异构一构象异构对映异构是指分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构现象。対映界构体之间的物理性质和化学性质基本相同，只是対平血偏振光的旋转方向（旋光性能）不同。例如，丁二烯水合得到两种2■丁醇CH3CH=CHCH3+HOHOHHbp99.5°C99.5°Cd0.80630.8063旋光性右旋左旋HOHIIACH3CH

2、2-C-CH3+CH3CH2CCH3在空间的排列上，可以看出他们是不相同的。镜子ch3QH3AH^VOHch2ch3CH2CH3右旋2丁醇左旋2丁醇可见，这两个界构体是互相对映的，互为物体与镜像关系，故称为对映升构体。对映异构体中，一个使偏振光向右旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体乂称为旋光异构。二、物质的旋光性（-）平面偏振光和物质的旋光性1.平面偏振光光波是一种电磁波，它的振动方向与前进方向垂直。光源（1）光的前进方向与振动方向（2）普通光的振动平血Nicol棱晶平面偏振光图6-1光的传播在光前进的方向

3、上放一个（Nicol）棱晶或人造偏振片，只允许与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其它平面上振动的光线则被扌当住。这种只在一个平面上振动的光称为平而偏振光，简称偏振光或偏光。普通光2.物质的旋光性能使平血偏振光振动平血旋转的物质称为物质的旋光性，具有旋光性的物质称为旋光性物质（也称为光活性物质）。能使偏振光振动平面向右旋转的物质称右旋体，能使偏振光振动平面向左旋转的物质称左旋体，使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度，用u表示。（二）旋光仪与比旋光度1旋光仪测定化合物的旋光度是用旋光仪，旋光仪主要部分是有

4、两个尼町尔棱晶（起偏棱晶和检偏棱晶），一个盛液管和一个刻度盘组织装而成。其测定原理见P

5、2（）若盛液管中为旋光性物质，当偏光透过该物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度，如要使旋转-定的角度后的偏光能透过检偏镜光栅，则必须将检偏镜旋转-定的角度，目镜处视野才明亮，测其旋转的角度即为该物质的旋光度U。如下图所示2比旋光度旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液的长度、测定温度、所用光源波长等因索有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到

6、的旋光度关系如下。测处温度旋光度（旋光仪上的读数）［（X比选光度波长（钠光D）盛液长度（分米dm）当物质溶液的浓度为lg/ml,盛液管的长度为1分米吋，所测物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体，计算比旋光度时，只要把公式屮的C换成液体的密度d即可。最常用的光源是钠光（D）,X=589.3nm,所测得的旋光度记为［ag所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时，盂注明溶剂的名称,例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光度为：［/?=+3.79（乙醇，5%）o上面公式即可用来计算物质的比旋光度，也可用

7、以测定物质的浓度或鉴定物质的纯度。三分子的手性和对称性（-）映异构现象的发现（略）（―）性和对称因素1.手性以乳酸CHsCHOHCOOH为例来讨论，乳酸冇两种不同构型（空间排列）镜了透视式COOHH'oh-^cooh*ch3-顺时针排列COOHHO二?％・hh3c反时针排列特征：（1）、不能完全重叠，（2）、呈物体与镜象关系（左右手关系）。物质分了互为实物和镜彖关系（彖左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为分了的手性。具有手性（不能与自身的镜象重證）的分子叫做手性分子。连有四个各不相同基团的碳原子称为手性碳原子

8、（或手性中心）用C*表示。凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性分子。2分子对称因素物质分子能否为其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无对称因素来判断，最常见的分子対称因素有对称面和对称中心。（1）、对称面假设分了屮有一平面能把分了切成互为镜象的两半，该平而就是分了的对称面，例如:具有对称面的分子无手性。（2）、对称中心若分了中冇一点P，通过P点画任何直线，如果在离P等距离直线两端冇相同的原了或基团，则点P称为分子的对称中心。例如：有对称屮心的分了没有手性。物质分子在结构上具有对称而或对称中心

9、的，就无手性，因而没有旋光性。物质分子在结构上即无对称面，也无对称中心的，就具有手性，因而有旋光性。四、含一个手性碳原子的化合物（―）对映体1对映体——互为物体与镜象关系的立体异构体。含有一个手性碳原了的化合物一定是手性分了，含有两种不同的构型，是互为物体与镜象关系的立体异构体，称为对映异构体（简称为对映体）。对映异构体都有旋光性，其小一个是左