有机化学第8章 对映异构
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有机化合物的同分异构构造异构是指分子式相同,而分子中原子相互连接的次序不同的一种异构现象,包括碳胳异构、位置异构和官能团异构。
构造相同,但分子中原子在空间的排列方式不同引起的异构现象称为立体异构(stereoisomerism )。
分子中原子在空间的不同排列方式形成了不同的构型或构象,所以立体异构又分为构型异构与构象异构。
例如顺-2-丁烯与反-2-丁烯这种顺反异构即属于构型异构,丁烷的不同构象和环已烷的不同构象都属于构象异构 构型异构不仅包括顺、反异构,对映异构也属于构型异构,对映异构的分子式相同,构造也相同,只是构型不同。
现在可以把异构现象归纳为:顺反异构由于双键不能自由旋转,所以当两个双键碳原子各连有两个不同的原子或基团时,可能产生两种不同的空间排列方式。
例如2-丁烯:(I) 顺-2-丁烯 (II) 反-2-丁烯(沸点3.7 ℃) (沸点0.88 ℃)两个相同基团(如I 和 II 中的两个甲基或两个氢原子)在双键同一侧的称为顺式,在异侧的称为反式。
这种由于分子中的原子或基团在空间的排布方式不同而产生的同分异构现象,称为顺反异构,也称几何异构。
通常,分子中原子或基团在空间的排布方式称为构型,因此顺反异构也是构型异构,它是立体异构中的一种。
需要指出的是,并不是所有的烯烃都有顺反异构现象。
产生顺反异构的条件是除了σ键的旋转受阻外(双键或环),还要求两个双键碳原子上分别连接有不同的原子或基团。
也就是说,当双键的任何一个碳原子上连接的两个原子或基团相同时,就不存在顺反异构现象了。
例如,下列化合物就没有顺反异构体。
构象异构同分异构构型异构顺反异构对映异构立体异构构造异构碳架异构官能团异构位置异构互变异构C=CCH 3CH 3H HHHCH 3CH 3C=CC=C C=C aa a bbca a当与双键相连的两个碳原子上连有相同的原子或基团时,例如上面的(I)和(II),可采用顺反命名法。
两个相同原子或基团处于双键同一侧的,称为顺式,反之称为反式。
山东理工大学教案第次课教学课型:理论课□ 实验课□ 习题课□实践课□ 技能课□ 其它□主要教学内容(注明:* 重点 # 难点 ):第八章 立体化学§8-1 手性和对映体*§8-2 旋光性和比旋光度*§8-2 含一个手性碳原子的化合物的对映异构*§8-4 构性表示法确定和标记*§8-5 含多个手法碳原子化合物的立体异构#§8-6 外消旋体的拆分(自学)§8-7 手性合成§8-8 环状化合物的立体异构教学目的要求:1.掌握偏振光、旋光性、比旋光度。
2.掌握手性、对映性、非对映性,内消旋体、外消旋体和不对称性等概念。
3.掌握fischer投影的规则和使用,以及fischer投影式和Newman式,楔形式的转换。
4.掌握含有一个和二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法。
5.理解对称元素和对称操作,识别指定结构的对称元素。
6.理解对映异构体理化性质差异及外消旋体的化学拆分原理。
7.了解构型的D、L标记法及手性在自然界的意义。
8.了解手性合成、环状化合物的立体异构。
9.能运用立体化学知识解释烯烃亲电加成反应历程。
教学方法和教学手段:本课程以课堂讲授为主,结合必要的课堂讨论。
教学手段以板书和多媒体相结合。
讨论、思考题、作业:教材:1、①③⑤⑦;3;6、①②;9。
思考:7参考资料:1.邢其毅等,《基础有机化学》.高等教育出版社,19932.胡宏纹主编《有机化学》高等教育出版社19903.王积涛等《有机化学》 南开大学出版社 19934(美)莫里森、博伊德编《有机化学》(第二版),复旦大学化学系有机化学教研室译,科学出版社,1993年。
第八章立体化学对映异构现象的发现早在十九世纪就发现许多天然的有机化合物如樟脑、酒石酸等晶体有旋光性,而且即使溶解成溶液仍具有旋光性,这说明它们的旋光性不仅与晶体有关,而且与分子结构有关。
1848年巴斯德(L.Pasteur)在研究酒石酸钠铵的晶体时发现,没有旋光性的酒石酸钠铵在一定条件下结晶时可生成外形不同的两种晶体,它们之间的关系相当于右手和左手的关系,外形相似,但不能互相重叠。
第四章对映异构异构现象在有机化学中非常普遍,前面我们学过了构造异构,构型异构,顺反异构,构象异构等,下面我们把它们归纳一下异构现象包括构造异构和立体异构,其中构造异构按原子相互连接方式、次序不同,又可分为碳架异构和位置异构;立体异构按原子在空间排列方式不同分为构型异构和构象异构(单键旋转产生构型不同),构型异构按构型方式分为顺反异构(环的存在引起构型不同)和对映异构。
本章主要讨论对映异构。
对映异构体与旋光性密切相关,要测定物质旋光度的大小,需要用旋光仪,下面分别介绍有关内容。
§4.1 旋光性4.1.1偏振光光波是一种电磁波,它的振动方向与其前进方向垂直,在普通光里,光波在垂直前进方向上可以有无数个振动平面。
如果有圆圈代表光线前进方向的一个横截面,那么光线透过Nicol棱晶时,只有振动面与棱晶光轴平行的光才能通过,而在其他平面上振动的光被阻挡,即产生偏振光。
这种只在一个平面上振动的光叫平面偏振光或偏光。
当偏光射到另一个Nicol棱晶上时,若其光轴相互垂直,光线全被阻挡。
这就是旋光仪的工作原理。
4.1.2 旋光仪在两个光轴平行的Nicol棱晶之间放一样品管(旋光管),自然光透过第一个固定的棱晶后成为偏光,偏光透过旋光管后射到第二个棱晶上(可转动)。
若样品对偏光没发生作用,我们可以观察到光线能全部透过第二个棱晶(见偏时),我们从目镜中看到视场最亮。
此时,刻度盘为零。
若样品与偏光发生作用,使其偏转,这时光线就不可能全部通过第二个棱晶,从目镜中观察到视场变暗,我们可通过旋转检偏器,使视场恢复到最亮。
检偏器所旋转的角度。
即旋光度。
使检偏器顺时针旋转的物质,称右旋物质,用+α表示;使检偏器逆时针旋转的物质,称左旋物质,用-α表示。
旋光度的大小与溶液的浓度、样品管的长度、光的波、温度及溶剂都有关系, 为便于比较,常用比旋度[α]t λα][表示。
4.1.3比旋光度比旋光度——偏光透过厚度为10cm ,浓度为1g/ml 样品溶液所产生的旋光度。
对映异构和旋光异构
对映异构和旋光异构是有机化学中的两种重要的结构异构体。
对映异构体是指具有相同分子式、相同结构、但空间结构镜像对称的两种分子,它们的化学性质和物理性质均不同。
旋光异构体是指具有相同分子式、相同结构、但旋度相反的两种分子,它们的化学性质和物理性质基本相同。
对映异构和旋光异构体的存在和性质一直是有机化学的一个重要研究方向,对其深入研究不仅有助于加深我们对分子结构与性质之间关系的认识,同时也对药物设计、生物活性研究等领域有着重要的应用价值。
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