第7章 旋光异构(武汉大学化学与分子科学学院)ppt课件.ppt

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1、第七章旋光异构碳架异构体位置异构体官能团异构体构型异构体构象异构体几何异构体旋光异构体交叉式构象重叠式构象构造异构体同分异构体立体异构体2目录7-1偏振光和旋光活性物质7-2分子的对称性与手性7-3含手性碳原子的化合物7-3-1含一个手性碳原子的化合物7-3-2含两个相同手性碳原子的化合物7-3-3含两个不同手性碳原子的化合物7-4不含手性碳原子的化合物7-5环状化合物的立体异构37-6旋光异构体的性质7-8外消旋化和外消旋体的拆分7-9不对称合成47-1偏振光和旋光活性物质偏振光：普通光在通过尼克尔棱镜时，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能

2、通过。这样，透过棱镜的光就只能在一个方向上振动，这样的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。5旋光活性物质：能使偏振光振动平面发生旋转的物质。经过非旋光物质，光的振动方向没有发生改变。经过旋光物质后，光的振动方向旋转了一定的角度。6旋光仪(polarimeter）：测定物质旋光度的仪器。—使偏振光振动平面向右旋转称右旋，“+”。—使偏振光振动平面向左旋转称左旋，“-”。—使偏振光振动平面旋转的角度叫旋光度，用“a”表示。样品池7比旋光度:分子的旋光度不仅与分子本身的结构有关，而且随测定条件（温度

3、、波长、溶剂、浓度、样品池的长度）的变化而变化。但在一定条件下，旋光度是旋光活性物质的一项物理常数，用比旋光度[a]表示。t：测定温度，单位为℃；l：光源波长（常用钠光灯，波长589nm，常用“D”表示）；a：测定的旋光度；c：样品的浓度，单位为g/ml；l：样品池的长度，单位为dm。8例如：乳酸的比旋光度为用比旋光度[a]表示旋光度大小时，应标明测定时的温度、所用光源的波长、溶剂和溶液的浓度。97-2分子的对称性与手性大量事实证明，旋光活性物质的旋光性，与分子结构的不对称有关。1848年Pasteur（巴斯德，法国化学家）在研究酒石酸钠铵晶

4、体时,发现酒石酸钠铵有两种不同的晶体，外形相似但不能重叠。他仔细地用镊子将两种晶体分开，分别溶于水,发现一种溶液是右旋的,另一种是左旋的。认为酒石酸钠铵的分子结构缺少某些对称元素。二者互为实物与镜象关系，不能互相重叠。10实物与镜象不能重叠的分子，称为手性分子。手性分子之间的关系，相当于右手和左手，即互相对映，这种异构体称为对映异构体。对映异构体成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。11对称因素：对称轴、对称面、对称中心等。物质分子能否与其镜象完全重叠（是否有手性），可从分子中有无对称因素来判断。对称面（s）：假如有一平面s，能把分子切成两

5、部分，其中一部分正好是另一部分的镜象，则该平面被称为分子的对称面。具有对称面的分子,是对称分子,与其镜象能够彼此重叠,所以是非手性分子,没有旋光性。13对称中心（i）：分子中有一中心点，通过该点所画的直线都以等距离达到相同的基团，则该中心点称为分子的对称中心。具有对称中心的分子,是对称分子,能够与其镜象重叠,是非手性分子,没有旋光性。14对称轴(Cn)：如果分子中有一条直线，当分子以它为轴旋转2π/n或其倍数，得到的构型与原分子相叠合，则这一直线被称为分子的n阶对称轴。(E)-1,2-二氯乙烯和苯分子中除含对称轴外，还同时含有对称面和对称中心

6、,能和其镜象相互重合，是非手性分子,没有旋光性。15有些含对称轴的化合物,却不含对称面和对称中心,也具有手性,如反-1,2-二氯环丙烷:反-1,2-二氯环丙烷分子中有二重对称轴,但没有对称面和对称中心,它和其镜象不能重叠,是手性分子,具有旋光性。有无对称轴不能作为判断分子有无手性的标准16有对称面、对称中心的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子。对称轴不能作为分子是否具有手性的判据。大多数非手性分子都有对称轴或对称中心,因此既无对称面也无对称中心的分子，一般可判定为是手性分子。结论17手性碳原子：中心碳原子连接四个不相同的原子或基团，该碳原子称

7、为手性碳原子或不对称碳原子，常用*表示。7-3含手性碳原子的化合物大多数手性分子都含有手性碳原子（不对称碳原子）。不对称碳原子所连的四个原子或基团都不相同,既没有对称面,也没有对称中心,所以含一个不对称碳原子的化合物具有手性。一、乳酸的构型7-3-1含一个手性碳原子的化合物乳酸的对映体锲形式楔形线表示指向前方的两个基团,虚线表示指向后方的两个基团。费歇尔(Fischer)投影式锲形式Fischer投影式用一个十字代表不对称碳原子，将含有碳原子的基团放在竖线的位置上，并把氧化态较高的基团放在碳链的上端；竖线连接的基团表示指向后方的两个基团，横线

8、连接的基团表示指向前方的两个基团。投影原则：横前竖后20二、对映异构体的命名根据IUPAC命名法,对映体的构型用“R”或“S”表示。将与不对称碳原子连接的四个原子或