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1、第六章 立体化学,6.1 异构体的分类 6.2手性和对称性 6.2.1 分子的手性 对映异构 对映(异构)体 6.2.2 对称因素 6.3 手性分子的性质光学活性 6.3.1 旋光性 6.3.2 旋光仪和比旋光度 6.4 具有一个手性中心的对映体 分子的构型 6.4.1 对映体和外消旋体的性质 6.4.2 构型的表示法 6.4.3 构型的标记法,6.5 具有两个手性中心的对映异构 6.5.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构 6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构 6.6 手性中心的产生 6.6.1 第一个手性中心的产生 6.6.2 第二个手性中心的产生 6.7 手性合成 6.8 外消旋
2、体的拆分 旋光纯度 6.9 脂环化合物的立体异构 6.10 构象对映体和构象非对映体 6.11 不含手性中心化合物的对映异构 6.11.1 丙二烯型化合物 6.11.2 联苯型化合物 6.12 对映异构在研究反应机理中的应用,6.1 异构体的分类,图 6.1 2溴丁烷分子模型示意图,两个分子为实物和镜像的关系： 彼此不能重合，如同人的左、右手一样。,手性分子 (chiral molecules),手(征)性 (chirality),分子与它的镜像不能 重合的性质,对映异构体 (enantiomers),具有相同的分子构造，构型不同的两个分子，互为镜像，不能重合。,1氟1氯甲烷为非手性分子,图
3、6.2 1氟1氯甲烷分子模型示意图,对映体的特点： 具有相同的分子构造 两者的关系为：实物与镜像 不能相互重叠 物理性质相同，化学性质相似,图6.3 2丁醇的对映异构体,图6.4 2丁醇对映异构体的比例模型,6.2.2 对称因素,(1) 对称面 (),有两种对称面: (a) 一个平面把分子分成两部分，而一部分恰好是另一部分的镜像。例如：2氯丙烷,图6.5 分子中的对称面的示意图 (I),(b) 组成分子的所有原子都在一个平面上 例如: (E)1,2二氯乙烯,图6.6 分子中的对称面的示意图 (II),(2) 对称中心(i),任何的直线通过分子的中心，在距中心 等距离处遇到相同的原子。例如： 反
4、1,3二氟反2,4二氯环丁烷,图6.7 分子中的对称中心的示意图,任何含有对称面或对称中心的分子 -它们是对称分子 -非手性分子(achiral molecules)； -分子与其镜像能够重合，没有对 映异构体。,不含以上两种对称因素的分子 -不对称分子 -手性分子 -与其镜象不能重合，有一对对 映体。,(+)乳酸 (+)-Lactic acid,(-)乳酸 (-)-Lactic acid,1,2环氧丙烷,例如： 乳酸有一对对映体:,当平面偏振光通过手性分子的每个对映体时，偏振光振动的方向发生旋转。手性分子的两个对映体使偏振光旋转的角度相同，而方向相反。,使偏振光振动平面旋转的物质旋光性物质或
5、光学活性物质,()2丁醇,(+)2丁醇,D = 13.25,D = +13.25,含一个手性中心的分子具有一对对映体,*,*,*,*,*,*,乳酸:,图 6.11 乳酸对映体的示意图,1氘氯乙烷:,图 6.12 1氘氯乙烷对映体的示意图,将编号最小的碳原子置于顶端 两线的交点为手性碳原子 竖线两端上的基团在纸面的下方； 横线两端上的基团在纸面的上方,()2丁醇,Fischer 投影式的特性： 将投影式在纸面上旋转90，得到它的 对映体：,(+)2溴丁烷,图6.13 Fischer 投影式旋转90的分子模型,将投影式在纸面上旋转180，得到相同的 分子：,图6.14 Fischer 投影式旋转1
6、80的分子模型,含有n个手性碳原子的分子 -最多可能有 2n 个立体异构体,不是实物与镜像关系的 立体异构体,立体异构体的相互关系,对映体的关系,非对映异构体 (diastereomers:),图6.15 赤型分子的模型,图6.16 苏型分子的模型,6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构,-非手性分子,图 6.17 内消旋体的分子模型(I),图6.18 内消旋体的分子模型(II),3苯基2丁烯酸 ()3苯基丁酸,6.6 手性中心的产生 6.6.1 第一个手性中心的产生 6.6.2 第二个手性中心的产生,(II) (手性化合物) (III) (非对映体，并且不等量),(IV)(对映体),(
7、I) (II),6.8 外消旋体的拆分 旋光纯度,Pasteur L.:,酒石酸铵钠 (sodium ammonium tartrate),重结晶 (recrystallization),两种晶体互为镜像,CH3NH2,外消旋体 （溶解度相同）,外消旋乳酸的拆分,外消旋体,(R,R)盐,(S,R)盐,非对映体 （溶解度不同）,外消旋体,2丁醇样品溶液的D ： +6.76,样品：50% 纯的(+)2丁醇 + 50%()2丁醇,6.9 脂环化合物的立体异构 脂环化合物的顺反异构:,2个以上的C原子 不同的原子或基团,反1,4二甲基环己烷,顺1,4二甲基环己烷,脂环化合物的对映异构:,(I) (II) (III) 顺式 反式,6.11.1 丙二烯型化合物,2,3戊二烯（累积双烯） ：,6.10 构象对映体和构象非对映体,6.11 不含手性中心化合物的对映异构,由于单键旋转受到阻碍而产生的立体异构现象 -阻转异构现象(atropisomerism)。,6.12 对映异构在研究反应机理中的应用,(Z)2丁烯 (R,R) 体(苏型) (S,S)体(苏型),对映体,立体专一性 (stereospecific)反应,立体选择性 (stereoselectic)反应,生成不同的 立体异构体,一种立体异构体 为主的产物,