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高等有机第三章立体化学PPT课件

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化学第三章立体化学

化学第三章立体化学

C=Y
CY (Y) (C)
Y为C、O、N等常见原子，是几重键就相当于连几 个相同的原子。
H (C) CH CH2 相当于 C C H
(C) H
H(C) H(C)
相当于 (C)
H
( C)
(C)
H
H (C)
(C) (C) C CH 相当于 C C H
(C) (C)
(N) (C) C N 相当于 C N
H
H
CC C6H5
CH3 CC
H
H
（顺，顺）
H CC
C6H5
H H
CC
H
CH3
（顺，反）
H
C C6H5
H
CH3
CC
C
H
H
（反，反）
H
H
H
CC
CC
C6H5
H
CH3
（反，顺）
H
CH2CH3 CH3CH2
CH(CH3)2
CC
CC
CH3
CH2CH2CH3 CH3
CH2CH2CH3
(三) Z , E － 命名法
H5 4 H
CC
CH3
3 2H CC 1
H
COOH
(2E,4Z) – 2,4- 己二烯酸
（四）顺反异构体的性质（一般规律的比较）
顺、反-丁烯二酸的物理性质
异构体
熔点/℃ 密度
溶解度（ 25℃） /(g/100g·H2
O)
顺-丁烯二酸 130
1.590
78.8
反-丁烯二酸 287
1.625
0.7
1．构造式（结构式）相同（分子的结构相同，构型不同）
2. 比较各种取代原子或原子团的排列顺序时，先比 较直接相连的第一个原子的原子序数。如果是相同 原子，那就再比较第二个、第三个……原子的原子 序数。 C(CH3)3 > CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3

高等有机-3立体化学

高等有机-3立体化学

CH2CH2CH2Br
H C CH3
CH2CH2Br
H3CH2CH2C
H
C OH
D
12
2．分子中含有一个四个键指向四面体四个顶点 的原子，若 四个基团不同就有旋光性。
16O
CH3
C6H5CH2 S C6H5 18O
C2H5 N C6H5 I CH2CH CH2
3. 棱锥结构的分子中，若中心原子与三个不同的
• 适用范围：外消旋混合物 • 优点：将该法与重结晶等其他方法合用可获
得较好的分离效果
43
实际工作中有时多余的S型还要进行消旋化，使 产物重复回到外消旋混合物状态后再次进行诱导晶种 分离。 例: 合霉素中分离氯霉素。方法经济.
(±)-氯霉素 + D-氯霉素
100g
1g
80℃ 溶于100 ml水中
冷却 至20℃
H
C H3 H
H C H3
18
NO2 NO2
COOH COOH
ac
NO2 NO2 COOHCOOH
bd
(1) No rotation found when a+c or b+d > 0.29 nm (2) rotation difficult when a+c or b+d 0.29 nm (3) rotation easy when a+c or b+d < 0.29 nm
E
H2C
H2 N
F
F
C
Co
H2C
D F
N H2
H2N H2N
CH2
C H2
顺二氟双(乙二胺)钴(III)
17
6．含手性轴的分子

高等有机化学课件3-第三章 立体化学

高等有机化学课件3-第三章 立体化学
联苯类化合物
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面（能同镜影分子重选），非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构： 顺反异构： H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构：
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构： H
H COOH OH OH CH3
L-(＋)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构：
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B（C和D）为对映异构体，A和C或者D（B和 C或者D）为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质（除了对偏 振光和手性环境），然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体（n ＝分子中手性中心数），但有时分子内存 在着对称面，这时异构体数减少。
今有两试管分别置入（－）乳酸和（＋）乳酸，我 们如何知道它们的构型？

第三章立体化学

第三章立体化学
第三章立体化学
CH3
CH3
H
C
C OH HO
H
Ph
Ph
非对称分子 不对称分子
手性分子
对映体 旋光活性
第三章立体化学
不对称分子一定是手性分子 而手性分子不一定是不对称分子
COOH HO H
H OH COOH
左旋酒石酸
COOH H OH HO H
COOH
右旋酒石酸
COOH H OH H OH
COOH
第三章立体化学
两种同分异构体A和B
A和B的连接顺序是否相同
否
是
构造异构
立体异构体
A和B是否具有不能叠合的实物和镜像的关系
否
是
非对映异构体
对映异构体
第三章立体化学
构造异构体
碳链异构 位置异构
C H 3C H 2C H 2C H 3
C H 3C H C H 3 C H 3
C H 2 = C H C H 2 C H 3 C H 3 C H = C H C H 3
官能团异构 互变异构
C H 3 C H 2 O H C H 3 O C H 3
OO
O HO
C H 3 C C H 2 C O C H 2 C H 3 C H 3 C = C H C O C H 2 C H 3
第三章立体化学
立体异构体
顺反异构 对映异构 构象异构
H 3 H CCCH C H 3
HH H 3 CCCC H 3
第三章 有机立体化学
Organostereochemistry
2010年3月18日
第三章立体化学
1
对映异构体
2
动态立体化学
3

有机化学第三章立体化学详解演示文稿

有机化学第三章立体化学详解演示文稿

缩短一个C接到相应缩短后的碳链上：
C C C C C C 2 C C C C C C3
C
C
C CCCC 9
CC
CCCC 同4
CCC
缩短二个C接到相应缩短后的碳链上：
C
C C C C 同3
CCC
C C C C C4 C C C C C 5C C C C C 6
CC
CC
C
C C C C 同4 CCC
C
C C C C C8
E标记。在命名时，将Z，E放到括弧中，写在名称前面。
H
CH3
CC
C2H5
Cl
(Z)-2-氯-2-戊烯
H
Cl
CC
C2H5
CH3
(E)-2-氯-2-戊烯
第9页，共63页。
分子中有一个以上双键时，分别判断每个双键是Z还是E， 命名时低位号者写在前，高位号者写在后，中间用逗号隔 开，放到括弧中，写在名称之前。
为同一化合物
CH3 HO 2 H
H 3 OH
C2H5 I
OH
H2
CH3
和
HO 3
C2H5
H
II
用基团交换法（C2和C3都要交换）
CH3 HO 2 H
H 3 OH
C2 CH3与OH 交换 1 次
OH
2
H3C
H
H 3 OH
C2 CH3与H 交换 2 次
C2H5 I
C2H5 I 的非对映异构体
（接下页）
如：-CH2CH3 > -CH3 -CH2Cl > -CH2F
-CH2OCH3 > -CH2OH -CH(CH3)2 > -CH2CH(CH3)2

有机化学立体化学PPT课件

有机化学立体化学PPT课件

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

第三章 立体化学讲解

第三章 立体化学讲解

优势构象
叔丁基是一个很大的基团，一般占据e键。
某些取代环己烷，张力特别大时，环 己烷的椅式构象会发生变形，甚至会 转变为船式构象
CH3
H
H3C
CH3
C
H
C(CH3)3 C(CH3)3
C(CH3)3 H
椅式
船式 优势构象
一般对优势构象的讨论，只是从取代 基的体积影响进行分析，对于烷基这类基 团来说是正确的。但有时非键合原子间的 其它作用力 如偶极-偶极间的电效应也会 影响分子的构象稳定性。
109o28'
60o
105o
3.3.1Baeyer张力学说
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种 恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离 正常键角越多，张力就越大。
偏转角度=
109°28′内角
2
N=3 4 5 6 7
偏转角度
24o44’ 9o44’ 44’ -5o16’ -9o33’
…… n个C*
…………
AB+ B-
C+ C- C+ C-
D+D- D+D-D+D-D+D-
…………
2 4
8 16 …… 2n
例如: 一个C* 二个C* 三个C*
R\S RR\SS RS\SR RRR\SSS RRS\SRR RSR\SRS RSS\RRS
（2）非对映体
不呈镜影关系的旋光异构体为非对映异构体。非对映体具有不 同的旋光性，不同的物理性质和不同的化学性质。
立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的 次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
3.1 轨道的杂化和碳原子价键的方向性

高等有机化学第三章立体化学

高等有机化学第三章立体化学
高等有机化学第三章立体化学
contents
目录
• 立体化学基本概念 • 碳原子立体化学 • 手性分子结构与性质 • 立体化学在有机合成中应用 • 立体化学在药物设计中的应用 • 实验方法与技巧
01
立体化学基本概念
立体异构现象
立体异构体
分子式相同，但空间排列不同的化合 物，具有不同的物理和化学性质。
碳原子手性判断
对称面与对称中心
若一个分子中存在一个对称面或对称中心，则该分子不具有旋光性。对称面是指能将分子分为两个互为镜像的部 分的平面；对称中心是指能将分子中任意一点与另一点重合的点。
潜手性与非对映异构体
潜手性是指分子中某些基团可以围绕单键旋转而产生手性的现象。非对映异构体是指具有相同分子式、不同结构 且不能通过旋转操作相互转化的立体异构体。
感谢观看
。
化学性质差异
手性分子在化学反应中可能表 现出不同的反应速率和选择性
。
生物活性差异
许多生物活性物质都是手性的 ，其生物活性与手性密切相关 ，不同手性分子的生物活性可
能存在显著差异。
手性识别与拆分方法
手性识别
通过对手性分子的结构和性质进行分析，确定其手性特征。常见的方法包括X射线晶体学、圆二色光 谱、核磁共振等。
构型与构象
构型
分子中原子或基团在空间中的相 对位置关系，是固定的空间排列
。
构象
由于单键旋转而产生的不同空间排 列，是动态的空间排列。
构型与构象的关系
构型是构象的基础，构象是构型的 动态表现。不同的构型可能产生不 同的构象，而同一构型也可能产生 多种不同的构象。
02
碳原子立体化学
碳原子杂化类型
sp杂化
03

有机化学第三章立体化学基础(2024)

有机化学第三章立体化学基础(2024)
实例三
手性药物的合成。手性药物是指具有手性中心的药物分子。在合成手性药物时，需要利用 立体化学原理来控制产物的立体构型。例如，通过引入手性辅剂或利用不对称催化等方法 ，可以实现手性药物的高效合成。
22
06
2024/1/25
立体化学在药物设计中的重要性
23
药物活性与手性关系
手性对药物活性的影响
手性药物的两个对映异构体可能具有 不同的生物活性，其中一个可能具有 治疗效果，而另一个可能无效或有毒 。
手性中心判断方法
7
2024/1/25
03
观察碳原子连接的四个基团或 原子是否相同，若不相同则为 手性中心。
04
使用Cahn-Ingold-Prelog规则 （CIP规则）进行判断。
9
手性分子表示方法
2024/1/25
Fischer投影式
01
将碳链竖直表示，横前竖后，横向基团朝右，纵向基团朝上。
透视式
一个物体不能通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
对称性的定义
一个物体可以通过旋转和平移操作与其镜 像完全重合的性质。
手性与对称性的关系
手性是对称性的一个特例，即没有对称中 心或对称面的物体具有手性。
手性在化学中的应用
手性化合物在生命体系中具有重要的作用 ，如氨基酸、糖类等。
5
构型与构象
构型的定义
02
将碳链放平，基团朝向观察者方向。
Newman投影式
03
沿碳-碳键的键轴方向观察，将碳原子和与之相连的基团放在纸
平面上，其他基团则竖立在纸平面上。
10
2024/1/25
03
对称性与对称操作
11
对称元素及类型

高等有机化学PPT课件

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CH3CONHNH2 HNO2 CH3CON3
CH3NCO
X
O
C=NOH
CH3NCO
X
O
O
C N O C NHCH3
乃春在芳环邻位是不饱和支链时，极易环化成五元环，这一 性质对杂环的合成具有重要意义：
AX B
H N:
A BX
N
H
第三节：自由基
自由基是共价键发生均裂，每个碎片各保留一个电子，是带 单电子的三价碳的化合物。
2004年1版 6、洪琳编《有机反应活性中间体》高等教育出版社1999.6第一版 7、斯图尔特.沃伦著《有机合成――切断法探讨》丁新腾译，上海科学
技术文献出版社1986年1月第一版 8、黄宪、吴世晖、徐汉生《有机合成》（上、下）
第一章 有机反应活泼中间体及在合成上的应用
在有机反应中，经常出现的活泼中间体是卡宾、乃春、自由基、碳正离子、 碳负离子（包括苯炔、叶立德）
第一章 有机反应活泼中间体 及在合成上的应用
第一节：卡宾（碳烯）（Carbene） 第二节： 乃春 第三节：自由基 第四节：碳正离子 第五节、碳负离子（Carbenion）（活泼亚甲基
化合物）和叶立德
第二章 官能团的选择性互变
第一节 还原反应 第二节 氧化反应
第三章 官能团的保护
第一节： 羟基的保护（醇、酚羟基的保护） 第二节：烯键的保护 第三节：羰基的保护（用醇保护） 第四节：羧基的保护－酯化 第五节：胺基的保护－酰化或成盐
（六）生物有机化学（ Bioorganic Chemistry） （七）元素和金属有机化学（Element and Metal Organic Compounds Chemistry） （八）有机化学中的一些重要应用研究

有机化学第三章立体化学基础

有机化学第三章立体化学基础

H
HO
CHO
C H2O H
R
H
HO
CHO
C H2O H
结论：当最小基团处于竖键位置时，其余三个基 团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反 之，构型为S。
判断基团大小的依据是我们已经熟悉的顺 序规则
OH
COOH
COOH
COOH
CH HOOC CH3
(S)-
CH
CH3
OH
(S)-
C H
HO CH3 (R)-
Cl
Cl
H
H
-
H
（二） 判别手性分子的依据
A.有对称面、对称中心、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。
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 判定为是手性分子。
如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装 入两种不同的物质。
亮
丙酸
α
暗
亮
乳酸
结论： 物质有两类：
（1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质， 叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。
（2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。
旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，
以“α”表示。
COOH
H CH3CH2 COOH
CH3
COOH H CH2CH3
CH3
CH3 H COOH
CH2CH3
S
S
S
S
试判断下列Fischer投影式中与(s)-2-甲基丁酸成对 映关系的有哪几个？

有机化学第三章 立体化学

有机化学第三章 立体化学
两种标记方法绝大多数情况下一致，即顺式 就是Z 式，反式就是E式。但有时却刚好相反。
H C H3 CO O H C H3 H C H3 C H3 CO O H
C=C
C=C
_ _ _ _ 顺 2 甲基 2 丁烯酸 _ _ _ _ 2 甲基 2 丁烯酸 (E)
_ _ _ _ 反 2 甲基 2 丁烯酸 _ _ _ _ (Z) 2 甲基 2 丁烯酸
1、测得一个葡萄糖溶液的旋光角为+3.4°，而 葡萄糖的比旋光度为+ 52.7(°)· ml· g-1· dm-1，若 盛液管长度为1dm，计算出葡萄糖的浓度为
3.4 1 B 0.0646 ( g.m l ) m· l 52.7 1
同样也可通过已知旋光度物质的浓度而求得该 物质的比旋光度。
（-）-麻黄碱 （1R，2S）
2
1
H C OH H C NHCH3 CH3
（+）-麻黄碱 （1S，2R）
2
1
HO C H H C NHCH3 CH3
2
1
H C OH H3CHN C H CH3
（+）-伪麻黄碱
（1S，2S）
2
1
（-）-伪麻黄碱 （1R，2R）
说明：
1、n个不同C* ， 产生 2n 个对映异构体
L-（-）-甘油醛
CHO HO H CH2OH
Br2/H2O
COOH HO H CH2OH
L-(-) -甘油醛
L-(+) -甘油酸
说明：D,L-构型与旋光方向无简单对应关系， 旋光方向是由旋光仪实际测得的。
（二） R、S 标记法
（序旋标记法）
1.排序:将四个基团按顺序规则排序,a>b>c>d。 2.定向:从最小基团d的对面进行观察，C-d键。

清华大学有机化学李艳梅老师课件第3章ppt模板

清华大学有机化学李艳梅老师课件第3章ppt模板

键能键能
CH CC
C Cl C Br CI CS
H
CH3CH2CH2CH2 CH2C H
H
415KJ/mol 345.6KJ/mol
相较相对大对较大
330KJ/mol
285KJ/mol
218KJ/mol
272KJ/mol
特点2：可以反应
H
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 C H 裂解 H取代
IR
普通峰： C－C伸缩 1200－700（w） C－H伸缩 2960－2850（s）
特殊峰：
1380 1380 1370
1380 1370
n4 724-722 cm-1 (m)
少于四个亚甲基时，吸收峰向高波数移动
MS UV
* 真空紫外
3.4 Chemical properties
特点一：较稳定
轨道对称性匹配原理： 原子轨道重叠时，重叠部分必须有相同符号才可成 键，使能降低；符号相反则为反键，能量升高
类比：周环反应
对超共轭作用的共振解释
“试题一”的结论：相邻甲基上电子的传递作用，也就是 超共轭作用，是导致乙烷交叉式更稳定的真正、唯一原因。
Organic Chemistry （T.W.Graham Solomons, Craig B. Fryhle, (John Wiley＆Sons, Inc, 2004, 8th Ed.，p156 《有机化学》（胡宏纹等，高等教育出版社，2006年第3版，p22） 周公度，《大学化学》，16(5)，51-52，2001年5月
3.4.1 Oxidation 氧化反应
A. Auto oxidation 自动氧化 O2
R R CH
R
X

沈阳药科大学高等有机化学课件(胡春版)——第三章 有机反应总论

沈阳药科大学高等有机化学课件(胡春版)——第三章 有机反应总论

三、反应机理的研究方法 3. 同位素标记
在机理研究中常常用同位素效应和同位数标记来 确定反应历程。
三、反应机理的研究方法 3. 同位素标记
（1）同位素效应
最常用的是用氘来代替氕，当反应底物中的 一个原子被它的同位素取代后，对它的化学反应 性没有影响，但反应速度有显著的影响。同位素 效应分一级同位素效应和二级同位素效应。 一级同位素效应：在决定速度步骤中与同位 素直接相连的键发生断裂的反应中所观察到的效 应, 其值通常在KH/KD 为2或更高。 二级同位素效应：在反应中与同位素直接相 连的键不发生变化，而是分子中其它化学键变化 所观察到的效应，其值通常在KH/KD = 0.7-1.5范 围内。
N
CN
-
-
O
+
O C-
O N
O C N H
N
hydrolysis ( NH
3
)
H OH O H
+
O H C O
-
N
O C
N O
O hydrolysis COOH + NO 2
-
an acyl nit rit e
Rosenblum Observations (1960)
Observation I: Inst ead of nit rite, molecular nit rogen was a by-product of t he von Richt er reaction. Apparent ly, in t he 1871 von Richt er paper, nitrit e had never been demonstrated to be a by-product. It had been deduced based on stoichiometry considerations. In t he revised Bunnet t mechanism, amm onia and nit rit e are stipulat ed by-products of the von Richter reaction. Ammonia and nit rit e can react t o form ammonium nitrit e which, upon heat ing, decom poses t o give molecular nitrogen and wat er. NH 3 t o an on-going von Richt er reaction, Upon addit ion of t he only molecular nit rogen obt ained contained no nitrogen-15! If t he revised Bunnet t mechanism were correct , the added NH 3 and the expelled NO 2 (from t he last st ep) should have produced N

有机化学课件第三章脂环烃

有机化学课件第三章脂环烃
起偏镜 检偏镜 视野 偏振光 普通光线 Nicol棱镜 样品管 Nicol棱镜
旋光仪工作原理图
21
旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度。通常用表示。
旋光度受溶液的浓度，盛液管的长度，温度及光的波长等因素影响。 比旋光度 []t：1 ml含1g 旋光物质的溶液在 10 cm长的盛液管中的旋 光度。 []t是旋光物质特有的物理常数。t为测定温度； 为测定波长。如果采 用钠光，用D表示，它的波长是5893x10-8 cm。比旋光度的方向用+、-号分别代表 右旋和左旋。 t = α α × 100% 比旋光度与旋光度之间的关系为： L(dm) × C(g/ml)
20
mp(℃)=53
[ α]D
20
密度 (g/cm3) [ α]D +12o -12o 1.7598 1.7598
mp(℃)=53
溶解度 20oC(g/100m LH2O) 139.0 139.0
168-170 168-170
Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Pasteur(1848)
11
2、手性(Chirality)
2)
8
4、 脂环烃的顺反异构和命名
顺反异构:由于C－C单键不能旋转而产生的立体异构 环的同侧——顺式 环的异侧——反式
CH3 CH3
反-1,4-二甲基环己烷

CH3
CH3
顺-1,4-二甲基环己烷
9
命名原则 1.母体为环某烷 2.将取代基次序最小者所连碳原子编号为1 3.对所有取代基编号并命名
4.在名称前表明顺反异构。当环上有多个取代基时，选择定位次最 低者为对照基团，其位次前加“r”(reference)表示，其余取代基位 次前用“顺-”或“反-”表示其与对照基团的立体关系。

[化学]第三章立体化学

[化学]第三章立体化学

H Cl
H
H
H
Cl
Cl
H
Cl Cl HH
具有二重对 H 称轴，有旋 Cl 光性
更替对称轴（Sn）
如果一个分子沿一根轴旋转了360°/n的角度以 后，再用一面垂直于该轴的镜象将分子反射，所得 的镜象如能与原物重合，此轴即为该分子的n重更替 对称轴（用Sn表示）。
如果旋转的角度为90°（360°/4），就称为四 重更替对称轴（S4）。 如：
(N) (C)
CN>
> C CH > CH CH2
练习：
1.
C H
CH2
H3C CH CH3
HC C
3
4
1
CH3CH2
CH3
H
CH3 C CH3 CH3
2
5
6
7
O
O
O
2.
OR OH
C OR
C NH2 C OH
12
3
5
4
CH2OH
6
第三节 顺反异构
定义：有机物分子中如具有双键或环的存在，键的自由旋 转会受到阻碍，当双键或环上连接不同的原子或基团时， 就会产生顺式和反式的结构，这种异构现象称为顺反异构
第三章 立体化学基础
Organic Stereochemistry
（一） 分子模型的平面表示方法 （二） 立体化学的顺序规则 （三） 顺反异构 （四） 对映异构 （五） 构象异构
有机化合物异构现象的关系：
构造异构 异构现象
立体异构
碳架异构 官能团位置异构 官能团异构 互变异构
顺反异构 构型异构
对映异构 构象异构
ρB: 质量浓度(g/ml) l: 盛液管的长度(分米) t: 测定时的温度
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通过反射的操作，上、下
方的基团交换位置，基团的 构型改变。
-
7
1.2 对称元素与手性 对称分子 (Symmetric Molecules)： 具有σ、i、Sn 分子。 非对称分子 (Dissymmetric Molecules)： 仅具有Cn的分子。 不对称分子(Asymmetric Molecules)： 不含有任何对称要素的分子。
X OCH3 CH3 OCOCH3 CH(CH3)2
ΔE/kJ·mol 57.4 72.9 77.9 7109.0
当ΔE>85kJ/mol时，室温下构象（1）和（3）不易互变，
可以拆分，互为对映异构体。-
13
三、乙烷衍生物
下面三个二叔丁基（Bu-t）和二金刚烷基（Ad）取代的乙烷 构象都能分离出来。也是含手性轴的化合物。手性轴是乙烷 的C-C键所在的直线。
Bu-t
Ad
Bu-t
H
Ad
H
(1)
Bu-t
H
Ad
H
Ad
Bu-t
(2)
Bu-t
t-Bu
H
H
Ad
Ad
(3)
-
14
2.3 有手性面（chiral plane）的化合物 一、（E）-环烯烃(提篮型）
双键所在的平面是手性面
E-环辛烯 二、cyclophanes（提篮型）
(CH 2)8
O
O
HOOC
-
15
2.4 螺烯（helicene）
HOOC NO2
Ⅰ
COOH O2N
Ⅱ
-
12
a d
ad
a c
ac
c b
bc
d b
bd
（1）
（2）
（3）
（4）
只要基团a≠b,c≠d,化合物（1）就有手性，手性因素是通过 C-Cσ键的手性轴
σ键旋转会产生无数个构象形式。从（1）~（4） 是4个极端构象。它们的能量不同。P520图21.10
当a=c=H, b=d=X时，（1）和（3）之间的能量差如下：
b
端位上连接的基团 处于垂直平面 P519问题
21.6 -
a
a
C CC
b
b
手
CH3
CH3 性
H C CCH
轴
NH2 H
NH2 H
H CH3
CH CH3
分子中没有手性中心
11
二、联苯衍生物
HH
H原子被体积较大的基团取代后，苯环间碳-碳键旋转受 阻，产生位阻构象异构。
手
COOH O2N
性
HOOC
轴
NO2
手性中心 C、N、或其它杂原子：
CH3 HD
C 2H 5
C H 3 手性中心
*
H* * COOH * Br
CH2Ph Ph *N C2H5Cl
CH3
不同取代开链叔胺分子不具有旋光活性：
C H 2 C H 3
NC 6 H 5 C H 3
C H 2 C H 3 NC 6 H 5 C H 3
C H 2 C H 3 NC C 6 H H 5 3
2). 通过分子中心，且将分子平均 分成互成实物与镜象关系的两部分 的平面
Cl C
H
H C
Cl
Cl
CH
Cl
CH3
COOH H OH H OH
COOH
具有对称面的分子是对称分子。非手性分子。
P512习题 21.2
-
3
-
4
-
5
3、对称中心 (i)：center of symmetry
Ph COOH HH H F COOH Ph
构造异构
分子式相 同，原子
碳骨架异构
官能团异构 官能团位置异构
互变异构
碳干异构 取代基位置异构
分 子
的成键顺 序不同。
结 立体异构
分子构型
对映异构
不同化合物
顺反异构
构 分子构造相 分子构象：由于单键的自由旋转，原
同，原子或 原子团在空 间的排列不 同。
子或原子团在空间的排列 不同。
相同化合物
-
1
1 分子的手性与对称性 如果分子没有对称性，即缺少对称元素，那么该分子与其镜 像就不能叠合，该分子就有手性。
C2 O
O
C2 O
O
P516例
CH3
CH3
H C OH HO C H
Ph
Ph
手性分子一定不含有 σ,i, Sn
[α]27 D= +42.9°
[α]27 D = -42.9°
非对称分子 不对称分子
手性分子 (Chiral molec-ule)
对映体
旋光活性
8
2 手性化合物的各种类型 2.1含有手性中心（chiral center）的分子 不对称碳原子 P517习题21.5
两种对映体因快速翻转，- 相互转化，导致消旋。 9
氮原子被固定在刚性环中，构型 不能翻转时，如果分子没有对称 因素，则可能拆分成旋光的对映 体。如Troger碱即已经成功拆分。
CH(CH3)2
CH2CH3
N C6H5 CH3
CH2CH3
C6H5 N CH3
CH(CH3)2
CH(CH3)2
CH2CH=CH2
P C6H5 CH3
CH2CH=CH2
C6H5 P CH3
CH(CH3)2
-
CH 3
N N
CH 3
Troger碱
S CH2Ph O
[α]27
D
=
+92.4°
H2C CHCH2 P CH3
[α] D = +16.8°
10
2.2 有手性轴（chiral axis）的化合物
一、丙二烯衍生物
a
a
CC C
b
• （-）-氯霉素有抗菌作用，其对映体则无疗效。有些旋光性药物的对映体不 但无疗效，甚至有毒。例如，
沙力多迈(thalidomide) 在二十世纪六十年代在欧洲曾 作为妊娠初期的镇静剂和抗恶心药物广为使用。结果 发现有上万名新生儿的畸形与服用过此药的妇女有关。 沙力多迈含一个手性碳原子，当时作为药物使用的是 外消旋体。后来的研究表明，沙力多迈中的一种异构 体有镇静作用，另一种异构体则有致畸作用。 因此，在当今的药物研究开发和生产中提出了开发生 产手性药物和旋光纯度的要求。 要得到纯粹的对映体，必须对外消旋体进行拆分 （resolution)
1.1 对称元素：symmetry elements
1、对称轴 (Cn)：
分子绕某轴旋转
360°
n
时，同原来的分子重合，
此轴称 n重对称轴 (Cn)。
n重：当分子旋转360°时，已经重复了 n 次围绕对称轴的旋转操作。:symmetry plane
1). 所有的原子共同处于的分子平面
Cl C
H
H C
Cl
具有对称中心的分 子是对称分子。非 手性分子。
P513习题 21.3
-
6
4、交替对称轴 (Sn):alternating axis of
symmetry
R+
R+ R-
旋转 90°
R+ R-
R+
垂直于对称轴 的镜面
R-
反射
R-
R+
S4
重合
R +R -
R-
注：R＋与R－是 互为镜像但不能 重叠的关系
P522
(-)-[6]-螺苯 (-)-[6]-hexahelicene
(+)-[6]-螺苯 (+)-[6]-hexahelicene
空间位阻使分子扭曲失去对称性，产生手性。
-
16
3 外消旋体的拆分（resolution）
• 在手性环境下如手性试剂、手性溶剂、手性催化剂存在下，两个对映体的 反应速度将会有不同程度的差异，有时差异还很大。生物体中的酶具有很 高的手性，因此像药物等许多可受酶影响的化合物，其对映体的生理作用 会表现出很大差异。