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1、第五章旋光异构(对映异构)§5-1概述*结构异构(构造异构)*立体异构*旋光异构属于立体异构中的构型异构碳架异构结构异构位置异构官能团异构异构互变异构顺反异构构型异构立体异构对映异构构象异构“手性”:实物与其镜像不能重叠的特点叫。。。。。§5-2偏振光和旋光活性1、偏振光:仅在某一平面振动的光叫(平面)偏振光。2、旋光活性:能使平面偏振光的振动平面旋转一定角度的物质叫旋光活性物质。3、右旋+:使偏振光的振动平面向右(顺时针)旋转。4、左旋-:使偏振光的振动平面左右(逆时针)旋转。5、现象:乙醇、乙酸等无悬光活性。乳酸、酒石酸、丙氨酸有
2、光学活性;其中,从肌肉提取的乳酸右旋;发酵生成的乳酸左旋;酸牛奶中乳酸外消旋(不旋光)。6、旋光度和比旋光度[]t=cl:测试的旋光度C:浓度,每毫升溶质克数L:样品管长度,分米dm:钠光波长587nm§5-3分子的对称性、手性和光学活性1、具有手性的分子具有旋光活性2、判断:通过分子对称性加以判断:若分子中含有对称中心I或对称面σ或对称轴C(多数书只对称中心I或对称面σ两条;有些书为四重交替对称轴---旋90度后有对称面;我们只要求前两条),则分子无旋光活性。3、含一个手性碳(连有四个不同基团的碳)的分子具有旋光活性。§5
3、-4含有一个手性碳原子的化合物以乳酸为例COOHCH3HHOCOOHCH3HOH1、外消旋体:左旋和右旋体的等量混合物。2、表示方法(1)、透视法(2)费歇尔(Fischer)投影式法*手性碳原子放在纸面上,以“+”的交叉点表示;横线表示朝前(伸向读者),竖线表示朝后(远离读者)。一般把碳链放在竖键上,并把命名编号小者放在最上端。*注意:只能在纸平面上移动,而不能离开纸平面翻转。§5-5构型表示方法1、R:表示顺时针;S:表示逆时针。2、把最小基团放在眼睛的对面上,然后,观察另三个原子或基团由先到后(次序规则)的走向,顺时针者为R;逆
4、时针者为S。对于Fischer投影式,要注意立体结构。§5-6含有两个不相同的手性碳原子的化合物A:2S,3S-2,2,4-三羟基丁酸B:2R,3R-2,2,4-三羟基丁酸C:2S,3R-2,2,4-三羟基丁酸D:2R,3S-2,2,4-三羟基丁酸对映体:A与B;C与D非对映体:A与C;A与D;B与C;B与D.异构体数目=2n(n:不同手性碳原子数目)§5-7含两个相同手性碳原子的化合物A:2R,3RB:2S,3SC=D:2R,3S=2S,3R;内消旋A与B对映体§5-8不含手性碳原子的手性分子1、连苯型无对称性2、丙二烯型无对称性§
5、5-9环状化合物的立体结构a:顺-1,2-二氯环戊烷,有对称面,无光学活性b:反-1,2-二氯环戊烷,无对称中心,无对称面,有C2轴(考虑构象,无对称轴),有光学活性。§5-4旋光异构体的性质1、对应体A与B;相同点:沸点、熔点、溶解度、旋光度。不同点:旋光方向。2、外消旋体A+B:(与A或B比较)沸点、熔点、溶解度都不同。3、非对应体((与A或B比较)沸点、熔点、溶解度都不同。4、生物体作用不同酒石酸((2,3-二羟基丁二酸)物理常数酒石酸PKa1熔点溶解度(g/100gH2O比旋光度(H2O)(C20%)右旋体2.93170130
6、+12左旋体2.93170130-12内消旋3.111401250外消旋2.9620420.60§5-10不对称合成由非手性化合物合成手性化合物,一般得到外消旋体。在已有一个手性中心的分子中引入第二个手性中心时,常常得到的对映体量不同(第一个手性中心对第二个手性中心的构型有控制作用或曰第二个手性中心的形成有立体选择性)产物中有一个立体异构体为主。这种立体异构得量占优势的合成叫不对称合成。1、自由基取代反应(1)丁烷氯代(2位)烷基自由基SP2杂化,平面结构,Cl2从两侧的进攻几率相同,无选择性,得到外消旋体。(2)2S-2-氯丁烷的3
7、位氯代§5-11立体专一反应定义:由某立体异构体的反应物,只得到某一特定的立体异构产物叫----例:2-丁烯反式加成§5-11外消旋体的拆分1、化学分离法原理:将外消旋体与另一个光学试剂反应,生成非对映体,利用非对映体的溶解度不同加以分离2、生物分离法原理:利用光学活性的酶的化学反应(光学)专一性,与外消旋体中某一个反应,变为非对映体,然后分离。3、晶种结晶法原理:在饱和外消旋体溶液(+A/-A)中加入+A,使+A沉淀出;溶液中-A多,再加饱和外消旋体,-A又沉淀出,如此反复。4、柱层析法原理:利用手性柱(填充剂为手性化合物)加以分离
8、化学分离法举例作业:5.5;5.8;5.9;5.10;5.14