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第二章立体化学基础PPT课件

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《立体化学》课件

《立体化学》课件

化学是研究物质的组成、性质和变化的科 学领域。
了解原子、分子、元素、化合物等基础概 念，以及化学反应和化学方程式的表示方 法。
立体化学的基本原理
1 空间取向
探讨原子和键在空间中 的相互关系，以及分子 空间构型的影响。
2 手性性质
3 立体异构体
认识手性分子和对映体， 以及手性的重要性。
了解不同类型的立体异 构体，如构象异构体和 对映异构体，并研究它 们的性质和特点。
《立体化学》PPT课件
欢迎来到《立体化学》PPT课件！在本课程中，我们将从化学的基础概念开 始，探讨立体化学的基本原理，并深入研究分子结构、手性分子、立体异构 体以及立体对反应机理的影响。最后，我们还将探讨立体化学在药物设计和 天然产物 基础概念
以及它们在化学反应中的影响。
3
构象异构体
分析构象异构体的形成原理和常见示 例，如顺式和反式异构体。
光学异构体
讨论光学异构体的旋光性质，包括D和L-系列化合物。
反应机理中的立体影响
反应路径
探究反应路径中立体构型对反应速率和产物选择 性的影响。
过渡态理论
了解过渡态理论以及过渡态的构象和立体要求。
应用：药物设计和天然产物的活性成分
药物设计
介绍立体化学在药物设计中的重要性，以及 立体异构体对药效的影响。
天然产物
研究天然产物中的活性成分，如碳水化合物 和天然产物的手性性质。
分子结构和键的构型
分子结构
探索分子的结构和形状，以及化学键的构型和键 长。
球棍模型
使用球棍模型来可视化分子结构和化学键的空间 排列。
手性分子和对映体
手性分子
解释什么是手性分子，以及手性分子的定义和性质。

南开大学高等有机化学课件-第二章立体化学原理

南开大学高等有机化学课件-第二章立体化学原理

立体异构(Stereoisomer)是指具有相同构造而仅在某些
原子或基团的空间排列上不同的几种结构。它属于拓扑学
范畴，分析其相互关系时很重要。 如果两个立体异构之间的关系是一个物体与其不能重
叠的镜像之间的关系时，那么这两个结构就是对映异构体
(Enantiomer)，并且每一个结构都称为手征性的（Chiral)。 不是对映体的立体异构体是非对映异构体
光学纯度与对映体过量(Enantiomeric Excess, e.e.)数 值相等
ee =
[R] - [S] [R] + [S]
X 100%
测定旋光度随波长的变化，比在单一波长上测定旋光度
可提供更多的信息，对确定分子的手性非常重要，这种技
术叫旋光色散(Optical Rotatory Dispersion, ORD) 。 所得到的旋光度随波长的变化曲线被称为旋光色散曲线 (ORD Curve), 该曲线取决于分子的构型其吸收光谱，可用 于判别其构型与已知的相似分子构型的关系。
(Enantiomerically Pure or Homochiral)化合物。
而当某一种对映体的含量超过其另一种时成为富对映 体(Enantiomerically Enriched),它将有净的偏振光的偏离 值并称为旋光活性(Optically Active)的。
除了构造和构型以外，还有第三个重要的结构层次即
顺序规则
原子大小排序, 递降时序位排列顺时针 为RR-(rectus) 右, 顺 S-(sinister) 左, 逆
Fisher投影式
CH3 Ph H CH3 H H Ph CH3
锯架式
H CH3 H Br Ph
Newman投影式

有机化学课件立体化学ppt课件

有机化学课件立体化学ppt课件
量子化学计算
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理

有机化学立体化学PPT课件

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官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性，从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用，如共轭效应、诱导效应 等，这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下，官能团可以发生转化，如醇氧化成醛、醛还 原成醇等，这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用，实现烷基化反应的不对称诱导， 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化，生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效，其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如，通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化；对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下，反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应，生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限，导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型，可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系

《立体化学教学》课件

《立体化学教学》课件

手性来源
手性主要来源于碳原子的四个单键，使得碳 原子在形成有机分子时，可能形成两种不同 的空间排列方式，从而产生手性。
手性判断
判断一个分子是否具有手性，可以通过查看 其是否具有手性碳原子，即连接四个不同基 团的碳原子。
对映体
01
02
03
对映体定义
对映体是指通过镜面对称 的方式无法重合的两个立 体异构体。
02
它涉及到有机化学、无机化学、 物理化学等多个学科领域，是化 学学科的一个重要分支。
立体化学的重要性
立体化学对于理解分子性质、化学反 应机制以及药物设计等方面具有重要 意义。
通过了解分子的三维结构，可以更好 地理解其物理性质和化学性质，预测 其反应行为，为新材料的开发和药物 的设计提供理论支持。
动态立体化学的应用
动态立体化学在药物设计和合成、催 化剂设计等领域有广泛应用，了解分 子构型的变化有助于优化化学反应过 程和开发新的化学技术。
04
立体化学的教学策略与技巧
利用模型进行立体展示
总结词
通过实物模型展示分子结构，帮助学生理解立体化学的概念。
详细描述
利用分子模型展示分子的三维结构，让学生直观地观察分子中原子在空间中的排列方式。通过对比不同结构的分 子模型，解释立体化学中的概念，如顺反异构、手性等。
旋光性测定的教学案例
总结词
演示旋光性测定的实验操作和数据分析
详细描述
介绍旋光性测定的基本原理和实验操作，包 括旋光仪的构造和工作原理、样品的制备和 测量步骤等。通过具体的旋光性测定实验， 演示实验操作过程和数据分析方法，包括旋 光度的测量、图谱解析和误差分析等。同时 ，强调旋光性测定在化学、生物和医学等领 域的重要应用。

第2章_立体化学

第2章_立体化学

结论：
A.有对称面、对称中心、四重交替对称轴的分子均 可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。 如果分子中不存在对称面、对称中心和四重更迭对称 轴，则这个分子具有手性 至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。 B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有 交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数。 ∴既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。 分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。
H Newman 投影式
上述表示方法各有优缺点，如何进行它们之间的相 互转换呢？下面以2, 3-戊二醇 为例，说明其转换方法：
费歇尔投影式与纽曼投影式之间的转换：
Br H CH3 H H Br CH3
旋转
Br BrCH3
投影
H
CH3
H H
CH3 Br Br CH3
费歇尔投影式与纽曼投影式之间的转换
1)对称轴(Cn)：如果分子中有一条直线，当分子以它 为轴旋转 360º /n后,(n=正整数), 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。如
C6 Cl H C C H Cl C2 C2 C2
有无对称轴不能作为判断分子有无手性的标准
(2) 对称面(镜面) （σ）：

——设想分子中有一平面 ,它可以把分子分成互为 镜象的两半,这个平面就是对称面.如:
• 含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；
•一个手性碳原子可以有两种构型。 • 具有手性的物质和分子中与有无手性碳原子无关.

例：乳酸CH3CHOHCOOH
O CH 3 CH OH Lactic acid C OH
*
乳酸
• 右旋乳酸• 左旋乳酸-

有机化学第8版第二章 立体化学基础

有机化学第8版第二章 立体化学基础

c
乳酸 乳酸
乳酸
OH COOH CH3 H OH COOH CH3 H COOH COOH COOH H H COOH OH HO H H OH HO CH3 CH3 CH3 CH3
R-构型
COOH H2N CH3 H H3C H COOH NH2 H
S-构型
COOH CH3 NH2 H CH3 NH2 COOH
COOH H OH CH3 离开纸面 旋转180°
纸面上旋转180°
CH3 HO H COOH
COOH
HO
H CH3
（2）在纸面上转动90°或其奇数倍，变成其对映体。 旋转90°的偶数倍，则保持原构型。
COOH H OH CH3 在纸面上 旋转90° OH HOOC H CH3
（3）任意两个基团调换偶数次，构型不变；调换奇数 次，构型改变。
H F HБайду номын сангаасCl
凡是有对称中心的分子一定是无手性。
三、判断对映体的方法 方法一，用模型考察分子与其镜像是否重合？
不重合则为手性分子，存在对映体。
方法二，寻找分子中有无对称面？ 有对称面的分子为非手性分子。 方法三，寻找手性碳原子（手性中心）。含一个手性 碳原子的分子，一定为手性分子，存在一对对映体。 注意！含两个或两个以上手性碳原子的分子，大多
CHO H OH CH2OH
CH3 H2N C6H5 H
CHO H CH2OH OH
Cl H
H
Br C2H5 Cl C2H5 Br
C6H5 H3C H NH2
第五节非对映体和内消旋化合物
（一）非对映体
OHCl HOOC C C COOH H H
如：2-羟基-3-氯丁二酸

立体化学chapter 2

立体化学chapter 2

2.1 Basic Concepts and Principles
Several types of isomerism Including constitutional, configurational, and conformational isomerism.
Constitutional isomers (structural isomers) Molecules with the same atomic composition but different bonding arrangements between atoms. Differ in the order in which the atoms are connected so they contain different functional groups and / or bonding patterns
2.1 Basic Concepts and Principles
Practice:
2. Draw formulae of all possible isomers which have the empirical formula C3H6O.
O
S
O CH3
R
O OH H3C C H 3C CH 3 H3C D CH 2
2.1 Basic Concepts and Principles
2.1 Basic Concepts and Principles
Geometric isomers Configurational isomers that differ in the spatial position around a bond with restricted rotation (e.g. a double bond)

第二章-立体化学PPT课件

第二章-立体化学PPT课件

1.由手性底物出发
M e H CC O1 .i-B u M g B r
H B u -i
M e
O H
CC +
H O H
M e
B u -i
CC
E t
2 .H 3 O + M e
E t
M e
E t
M e
(A)64% (B)36%
(ee%=28%)
手性合成的效果通常用ee%值表示， ee值就是对 映体过量值也称对映体过量百分率。
.
6
二、手性分子的类型 1.含手性中心
与四个不相同的基团相连的原子就是手性中心 (1)手性碳
.
7
含一个手性碳的化合物：
构型的表示方法： 透视式：
Fischer投影式：
.
8
构型标记法：
D/L标记法 R/S标记法
.
9
.
10
(R)
(R)
(1) -OH, (2) -CHO, (3) -CHOH, (4) -H
C H 2O H
C H 2O H
C H 2O H
D - ( - ) - 赤 藓 糖L - ( + ) - 赤 藓 糖 D - ( - ) - 苏 阿 糖L - ( + ) - 苏 阿 糖 ( 2 R , 3 R ) - 赤 藓 糖 ( 2 S , 3 S ) - 赤 藓 糖 ( 2 S ,3 R ) - 苏 阿 糖 ( 2 R ,3 S ) - 苏 阿 糖
H
O CH3
CH3
丙胺卡因
.
NH2 CH3
甲苯胺
36
例如：治疗帕金森病的药物多巴，只有(S)-对 映体有效，而(R)-对映体有严重的副作用。
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H C-COOH 287℃ 难溶于水 HOOCC- H
分子式相同,结构式也相同，但是它们结构式中原子或原子团 在空间的排列方式不同。这样的立体异构称为顺反异构。
二.产生顺反异构的条件：
1. 分子中存在着限制碳原子（或氮原子）自由旋转的因素， 如双键或环结构。
.
6
2. 不能自由旋转的原子上连有不相同的的原子或原子团。
如果二个大基团处在双键同侧就称为Z型；若二个大基
团处在双键异侧就称为E型。
(大 )BC r-H (小 ) (大 )BC rH (小 ) (大 )CC -l C 3 (小 H ) (小 )H 3 C C C (大 l)
Z—2—氯— 1—溴丙烯 E—2—氯— 1—溴丙烯
(大 )C3 -H C -H (小 )
(2) 横键代表朝向纸平面前方的键，竖键代表朝向纸平面 后方的键。 “横前竖后‘’
(大 )C3 -H C -H (小 )
(大 )(C 3 )2H C C -H C 2 C H -3 (小 H )(小 )C3 -H C 2 -C - H CH 3 )2 (大 ()C
.
9
3.当分子中双键数目增加时，顺反异构体的数目也增加。
HC--C3H HC--C3H H3CC--H
HC-C2H HC-C2H
练习：见教材
.
18
第三节 费歇尔投影式
★费歇尔投影式 ：是指将一个三维（立体）手性 分子模型作 如下规定:与手性碳横向相连的基团朝向纸平面的前方； 竖向相连的基团朝向纸平面的后方；手性碳处于纸平面上。 将其投影,所得平面投影式称为费歇尔投影式。
.
19
★注意事项
(1) 水平线和垂直线的交叉点代表手性碳，位于纸平面上。
2．位置异构：取代基或官能团在碳链上的位置不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和 CH3CH＝CHCH3
丁烯
2－ 丁烯
3．官能团异构：官能团不同。
CH3-CH2-OH 和 CH3-O-CH3
.
3
4．互变异构：
一种官能团异构体改变其结构成为另一种官能团异构体，互 相迅速的变换，形成两种异构体的动态平衡，这是官能团异 构体的一种特殊表现形式。
分子式相同，结构式不相同的化合物叫同分异构体。
分子式相同，结构式也相同，只是分子中原子或原子团在空间 的排列顺序不同，这种现象叫立体异构。
.
1
.
2
一．构造异构：分子中原子或原子团互相连接的顺序不同。
1．碳链异构（碳骨架异构）： 碳链的骨架不同。
CH3CH2－CH＝CH2 和
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 CH3-C=CH2
.
11
一、手性 第二节 手性分子和对映体
产生对映异构现象的结构依据是手性(Chirality)。
这种左右手互为镜像关系，彼此又不能重合的现象 称为手性。 自然界中有许多手性物。有许多化合物分子具有手性。
.
12
二、手性分 子和对映体
.
13
球棍模型
乳酸分子a和b的关系正如人的左右手的关系： 互为镜像又不能重合。因此a和b代表不同的分 子，均具有手性，均属手性化合物，互为对映
异构体，简称对映体（enantiomers).
.
14
两个乳酸分子中有一个碳原子(C2)所连的四个基团 (COOH,OH,CH3,H)均不相同。
凡是连有4个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳 原子(chiral carbon atom),也可称为手性中心。
一个手性碳原子所连的4个不同原子或基团在空间具 有2种不同的排列方式，它们是彼此成镜像关系，又 不能重叠的一对立体异构体，互为对映体，统称为手 性化合物。
第二章 立体化学基础：手性分子
掌握：手性和手性分子以及手性碳原子的概念。对映体、 非对映体、外消旋体和内消旋体的概念和主要性质；对 映异构体命名方法（R/S）。
熟悉： 费歇投影式和透视式表示立体异构体的方法； 无手性碳原子的对映异构体。
了解： 外消旋体的拆分方法和手性分子的生物作用。
立体化学：从三维空间揭示分子的结构和性能。
CI H
CC
H
CI
CI
COOH
H C OH
H C CI H C OH
H
COOH
E—1.2—二氯乙烷
二氯甲烷
内消旋酒石酸
有对称面的分子不存在对映体，为非手性分子。
.
17
四、判断对映体（手性分子）的方法 1、直接方法：比较分子和其镜像是否重合
2、有没有对称面
3、有没有手性碳原子：有一个的肯定是，多个的 不一定（有的是内消旋化合物,如内消旋酒石酸）
HC-C2H
C-H
C-H
C-H
H3C-H C-
HC --C3H
HC--C3H
（二）脂环化合物的顺反异构：
HOOC COOH HOOC H
HH
H COOH
.
10
（三）含碳氮双键和氮氮双键化合物的顺反异构:
HC
HC
NOH
HON
顺—苯甲醛肟
反—苯甲醛肟
熔点：35℃
熔点：130℃
N
N
N
N
顺—偶氮苯
反—偶氮苯
H C-CH3 HOOCC- H
异巴豆酸（顺式）
巴豆酸（反式）
2. Z E构型命名法
（1）：次序规则 •（A）原子序数大的，相同原子序数（同位素）， 原子量大的在前。
（B）多原子取代基，由游离价原子依次比较。
（C）当与双键碳相连的为不饱和基团时，分别 看作2次或3 次相连。
.
8
（2） Z E构型命名。
三. 顺反异构的类型：
根据产生的顺反异构现象的不同结构因素，又可分为含碳碳 双键化合物；脂环化合物；碳氮双键和氮氮双键化合物的顺 反异构。
（一）含碳碳双键化合物的顺反异构：
1.顺—反构型命名法：
H C-COOH H C-COOH
顺—丁烯二酸
H C-COOH HOOCC- H
反—丁烯二酸
.
7
H C-CH3 H C-COOH
二．立体异构：
1．顺反异构（几何异构）：
分子中原子或原子团在空间的排列方式不同。
.
4
2．对映异构（旋光异构，光学异构）：
分子具有手性。
前两者又叫构型异构
3．构象异构（旋转异构）： 单键的旋转 。
第一节 顺反异构
一．顺反异构的概念：
丁烯二酸（HOOC—CH = CH—COOH。
.
5
H C-COOH 熔点 溶解度 H C-COOH 130℃ 易溶于水
•有一个手性碳的化合物必定是手性化合物，有一对对映体。 •有多个手性碳的一般有多对对映体，最多可达2n。
性质：物理性质几乎相同，化学性质大部分相同。 不同：旋光性；生理活性
.
15
三、对称面和非手性分子
对称面(planes of symmetry):指将分子结构剖成互为实物 与镜像的两半的面。
.
16