有机化学上第六章-立体化学PPT课件
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有机化学课件-6烯烃
三、烯烃的命名（CCS系统命名法）： （一）命名原则：
1. 主链选择：含碳碳双键（官能团）在内的最长碳链作为主链；
如：CH3CH2CH2CH2C=CH2 （√） CH2CH2CH（3 没有把碳碳双键都包含在内）
2－丙基－1－己烯 或2－丙基己烯（官能团处于1位时可省略去位次）
2. 主链编号：使碳碳双键处于尽量小的编号；
2×7 +2 - 8
，C7H8 ，Ω＝
＝4； 三个C=C和一个环
2
CH3CH2OH ，C2H6O ，Ω＝
O
CH3C NH2，C2H5ON ，Ω＝
2×2 +2 - 6
＝0
2 2×2 +2 - 5 +1
＝1
2
二、烯烃的同分异构： （一）构造异构：
如分子式为 C4H8 的烯烃的构造异构体有： CH3 CH3CH2CH=CH2 ，CH3CH=CHCH3 ，CH3C=CH2
CH3 CH
CH3
CH2CH3
C H
（E）－2,3－二甲基－3－己烯
和顺反命名法相比较，顺式的可能是Z构型的，也可能是E构型；
§2 烯烃的相对稳定性
一、燃烧热：
燃烧热kJ/mol
稳定性
例： CH3CH2CH=CH2
2718
H3C
CH3
CC
2711
HH
H3C
H
CC
2708
H
CH3
高
烯烃中碳碳双键上的烷基越多，稳定性越高；
6 CH3 如：CH3CH2CH=CHCH2CHCHCH3
1 2 3 4 5 CH37 8
6,7－二甲基－3－辛烯
3. 标明双键的位次；只写双键两个碳原子中位次较小的一个，放
第六章 对映异构体ppt课件
有机化学
第六章 立体化学(4学时）
本章基本内容：
1.异构体分类 2.手性和对称性(旋光仪的工作原理、应用） *3.具有一个手性中心的对映异构 **4.构型和命名法 *5.具有两个手性中心的对映异构 6.手性中心的产生 7.不含手性中心化合物的对映异构
精选PPT课件
1
• 本章重点：手性和对称性的基本概念，具 有一个或多个手性碳化合物的构型和命名 法。
l：样品管长度，单位dm；
精选PPT课件
17
对映体举例
镜面
精选PPT课件
18
镜面
CH2CH3
C
H3C
Cl
H
I
CH2CH3
C
Cl
CH3
H
II
精选PPT课件
19
6.4 具有一个手性中心的对映异构
• 6.4.1手性分子的表示方法：
CH2CH3
球 棒 CH2CH3 模 型
H
H
CH3
Cl Cl
CH3
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C H 3
COOH
CH2CH2CH2CH3
H C O H H3CH2CH2C C CH2CH3
CH3
CH2CH2CH2CH2CH3
精选PPT课件
单 色 光
起偏镜
样品池
检偏镜
精选PPT课件
15
旋光仪 The Polarimeter
精选PPT课件
16
比旋光度
[t
：旋光度；
cl
（＋）
表示右旋， （－）
表示左旋
[]：比旋光度；
比旋光度：1mL中
t：温度；
含有1g溶质的溶液
：光波长；
放在1dm长的样品
第六章 立体化学(4学时）
本章基本内容：
1.异构体分类 2.手性和对称性(旋光仪的工作原理、应用） *3.具有一个手性中心的对映异构 **4.构型和命名法 *5.具有两个手性中心的对映异构 6.手性中心的产生 7.不含手性中心化合物的对映异构
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1
• 本章重点：手性和对称性的基本概念，具 有一个或多个手性碳化合物的构型和命名 法。
l：样品管长度，单位dm；
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17
对映体举例
镜面
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18
镜面
CH2CH3
C
H3C
Cl
H
I
CH2CH3
C
Cl
CH3
H
II
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6.4 具有一个手性中心的对映异构
• 6.4.1手性分子的表示方法：
CH2CH3
球 棒 CH2CH3 模 型
H
H
CH3
Cl Cl
CH3
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C H 3
COOH
CH2CH2CH2CH3
H C O H H3CH2CH2C C CH2CH3
CH3
CH2CH2CH2CH2CH3
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单 色 光
起偏镜
样品池
检偏镜
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15
旋光仪 The Polarimeter
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比旋光度
[t
：旋光度；
cl
（＋）
表示右旋， （－）
表示左旋
[]：比旋光度；
比旋光度：1mL中
t：温度；
含有1g溶质的溶液
：光波长；
放在1dm长的样品
有机化学第六章立体化学
*
*
2–溴丁烷
*
*
乳酸
*
*
1,2–环氧丙烷
柠檬油精
编辑ppt
含一个手性中 心的分子具有 一对对映体。
19
乳酸
葡萄糖发酵得到 (＋)–乳酸
(－)–乳酸
mp : 26 ℃
mp : 26 ℃
(±)–乳酸
mp : 18℃ (S)-(+)-Lactic acid is the compound responsible for the burning sensation felt in muscles during anaerobic exercise,and it is also found in sour milk.
Organic Chemistry 有机化学
第六章 立体化学
编辑ppt
1
内容
立体化学(Stereochemistry) —— 以三维空间研究分子结构和性质的科学
异构体的分类
手性和对称性，对映异构，对映异构体，对称因素
手性分子的性质——光学活性：旋光性与比旋光度
具有一个手性中心的对映体，构型的表示法与标记法
编辑ppt
苏阿糖
(2S,3R)
(苏型)
29
赤型与苏型
(赤型)
(苏型)
编辑ppt
30
6.5.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构
(I)
(II)
(III)
对映体
(苏型)
内消旋体
(meso form)
非手性分子
编辑ppt
非对映体
(I)
(III) (II)
31
思考题
这是手性分子吗？为什么？ 它的反式异构体是怎样的分子？ 它的手性中心的构型是什么?
6立体化学
COOH COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样, 乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样,它们不能相互 叠合,但却互为镜象, 手性分子. 叠合,但却互为镜象,是手性分子. 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 手性碳原子 表示。 用C*表示。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛 由上可见， 由上可见，构型与旋光方向没有确定的关系
COOH H OH CH2OH D－甘油酸 H COOH OH CH3 D－乳酸 H 2N COOH H CH3 L－丙氨酸
D-(-)-乳酸 乳酸
第六章
COOH
立体化学
COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
立体化学是现代有机化学的重要组成部分 立体化学对生命科学有极端重要的意义
立体化学是研究分子中原子或基团在空间的排列状况， 立体化学是研究分子中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子或基团在空间的排列状况， 以及不同的排列对分子的物理、化学、生理性质所产生的 以及不同的排列对分子的物理、化学、 影响。 影响。 本章侧重介绍： 本章侧重介绍：对映异构
反应停（ 反应停（Thalidomide) ——缓解妇女怀孕初期反应的镇 静剂
H O N H O H O O N O O H N O N O
R
S
反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。 反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。其中的一种 手性分子 对映异构体 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。 R 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。另一种 S 异构体则会引起致畸作用。 异构体则会引起致畸作用。
H CH3 OH H3C OH
H
-
乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样, 乳酸的两个异构体的关系象左手和右手一样,它们不能相互 叠合,但却互为镜象, 手性分子. 叠合,但却互为镜象,是手性分子. 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 分子中连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子， 手性碳原子 表示。 用C*表示。
CHO H OH CH 2 OH
O
H
COOH OH CH2OH
H
COOH H OH CH 3
D-(+)-甘油醛 甘油醛 由上可见， 由上可见，构型与旋光方向没有确定的关系
COOH H OH CH2OH D－甘油酸 H COOH OH CH3 D－乳酸 H 2N COOH H CH3 L－丙氨酸
D-(-)-乳酸 乳酸
第六章
COOH
立体化学
COOH
H CH3 OH H3C OH
H
-
立体化学是现代有机化学的重要组成部分 立体化学对生命科学有极端重要的意义
立体化学是研究分子中原子或基团在空间的排列状况， 立体化学是研究分子中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子或基团在空间的排列状况， 以及不同的排列对分子的物理、化学、生理性质所产生的 以及不同的排列对分子的物理、化学、 影响。 影响。 本章侧重介绍： 本章侧重介绍：对映异构
反应停（ 反应停（Thalidomide) ——缓解妇女怀孕初期反应的镇 静剂
H O N H O H O O N O O H N O N O
R
S
反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。 反应停是具有手性分子，有两种对映异构体。其中的一种 手性分子 对映异构体 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。 R 异构体具有中枢镇静作用，不引起致畸作用。另一种 S 异构体则会引起致畸作用。 异构体则会引起致畸作用。
《有机化学(第二版)》第6章：立体化学基础
19:21
第六章
立体化学基础
19:21
第一节 顺反异构 一、顺式和反式 二、Z—型和E—型 三、顺反异构的性质
19:21
第一节 顺反异构
1、 顺反异构
重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。 哪些化合物存在顺反异构体：
(1). 含有 C =C 、 C =N 、 N =N 双键的化合物。
(2). 环状化合物。
顺反异构现象。
顺反异构体的命名方法： 1. 顺/反标记法：
相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺 式”； 否则为“反式”。
a C=C b b b a a C=C a b b b b a a a
19:21
b a
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
2. Z / E标记法：
该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。
规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为 Z
式（德文Zusammen的缩写，中文意为‘在一起’）；否
a C=C b (Z)
c d
a c
b d
a C=C b (E)
d c
19:21
应用举例: 含C=C双键的化合物：
H Cl _ C=C H Cl H Cl C=C Cl H
翻 转
CO O H HO H C H3
翻 转
(2) 可以旋转n180。(n>=1)，但不能旋转90。或270。。
19:21
CO O H H OH C H3
旋 转180
C H3 。 HO H CO O H
19:21
旋转180 。
CO O H H OH C H3
第六章
立体化学基础
19:21
第一节 顺反异构 一、顺式和反式 二、Z—型和E—型 三、顺反异构的性质
19:21
第一节 顺反异构
1、 顺反异构
重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。 哪些化合物存在顺反异构体：
(1). 含有 C =C 、 C =N 、 N =N 双键的化合物。
(2). 环状化合物。
顺反异构现象。
顺反异构体的命名方法： 1. 顺/反标记法：
相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺 式”； 否则为“反式”。
a C=C b b b a a C=C a b b b b a a a
19:21
b a
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
2. Z / E标记法：
该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。
规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为 Z
式（德文Zusammen的缩写，中文意为‘在一起’）；否
a C=C b (Z)
c d
a c
b d
a C=C b (E)
d c
19:21
应用举例: 含C=C双键的化合物：
H Cl _ C=C H Cl H Cl C=C Cl H
翻 转
CO O H HO H C H3
翻 转
(2) 可以旋转n180。(n>=1)，但不能旋转90。或270。。
19:21
CO O H H OH C H3
旋 转180
C H3 。 HO H CO O H
19:21
旋转180 。
CO O H H OH C H3
李艳梅有机化学课件第六章
影 同族元素：原子越小，原子核对电子的控制越牢，可极化性越小：
响
因
RI > RBr > RCl > RF
素 孤对电子比成键电子结合得松散，可极化性更强，反应易发生在孤
对电子上。
RO
H
弱键电子比强键电子结合松散，可极化性更强，更易发生反应。
可极化性更强的 键通常更易反应
Elimination occurs when this bond broken
Chapter Alkyl halides 6
第六章 卤代烷
精选可编辑ppt
Organic Chemistry A (1) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
1
Content
6.1 Classification, nomenclature and isomers 6.2 Physical property & Spectrum data 6.3 Chemical properties 6.4 Mechanism of nucleophilic substitution 6.5 Elimination reaction vs nucleophilic
A The charge distribution of a molecule changes under exoteric
electric field. The capacity of charge distribution change is then called “Polarizable nature”
2、共用电子并不完全转移到另一原子，只是电子云密度发 生变化。 即：键的极性发生变化（与C－H键比较）
3、沿碳链传递，并随着链的增长而迅速减弱或消失。 经过三根共价键后，其影响就极弱，可忽略不计。
有机化学上第六章-立体化学
(I)与(II)是对映体； (I)与(III) 、(II)与(III)是非对映体；
第三十四页，共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性，但 它们有本质的不同：
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物，可拆分；
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物，不可拆分。
第三十五页，共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页，共63页。
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性：手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质〔旋光性〕
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。
• 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。
• 偏振光——只在一个平面上振动。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时，两个氢原子被取代的概率
均等，生成的对映体的量相等，产物没有旋光性，是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页，共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个＊C，可能的异构体有：
第三十四页，共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性，但 它们有本质的不同：
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物，可拆分；
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物，不可拆分。
第三十五页，共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页，共63页。
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性：手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质〔旋光性〕
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。
• 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。
• 偏振光——只在一个平面上振动。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时，两个氢原子被取代的概率
均等，生成的对映体的量相等，产物没有旋光性，是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页，共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个＊C，可能的异构体有：
6、有机化学：立体化学(4H)
四、构型的标记法（R/S法） 1、在透视式中，R/S法标记构型的步骤 按照次序规则，确定手性碳原子所连四个原子或基
团的优先次序；
将最次的原子或基团置于距观察者最远处； 观察其余三个原子或基团由优到次的排列方式，如
为顺时针者：R构型；反之，逆时针者：S构型。
观察
COOH C HO CH3 H
分析：
（Ⅰ）式与（Ⅱ）式、（Ⅲ）式与（Ⅳ）式可分
别组成两对对映体，形成两组外消旋体。
（Ⅰ）式和（Ⅲ）式属于什么关系？
它们构造式相同，但既不能完全重合，又不呈 实物与镜像的关系。像这种立体异构体称为非对映 异构体，简称非对映体。试问还有非对映体吗？ 事实上，（Ⅰ）式和（Ⅳ）式、（Ⅱ）式和
（Ⅲ）式、（Ⅱ）式和（Ⅳ）式也均为非对映体。
H2O)。这表示为，在20℃时以钠光灯为光源测得浓 度是0.1g· mL-1的乳酸水溶液的比旋光度为右旋的 3.8°。 问：式中+3.8°能省略“+”符号吗？ 比旋光度是旋光物质的一个重要物理常数。 制糖工业就是利用测定旋光度的方法来确定糖溶 液的质量浓度。
第二节 手性和对称因素
一、手性的概念 物质的分子和它的镜象不能完全重叠的特征
异 构 现 象
构造异构
立体异构
第一节 物质的旋光性
一、偏振光
Nicol 棱晶
平面偏振光
只在一个平面上振动的光称为平面偏振光， 简称偏振光或偏光。
二、物质的旋光性
糖溶液
旋光度
水
Nicol 棱晶
有机物使偏振面旋转一定角度的性质称为物 质的旋光性或光学活性。具有旋光性的物质叫做 旋光性物质或光学活性物质（如糖、乳酸等） ，
一、丙二烯型化合物
以2,3-戊二烯为例。
第六章 立体化学
不具有上述任何一种对称元素的化合物成为不对称化合 物，也就是手性化合物。 注意：1956年前，人们认为的化合物不对称性是构成对 映体的条件，事实上酒石酸就是例外。后来， R. S. Cahn 引 入手性的概念才能准确的区分化合物的不对称性。
有机化学中使用的最多的是对称中心和对称面：
Cl
Cl C C H
平面偏振光
光是一种电磁波，它振动着前 进，振动方向垂直于前进方向。普 通光在所有可能的平面上振动。
普通光
如果使单色光通过Nicol 棱镜 ，只有同棱镜晶轴平行的平面上振 动的光线才可以通过棱镜，因此通 过这种棱镜的光线就只在一个平面 上振动，这种光就是平面偏振光。
平面偏振光
旋光仪示意图 在盛液管中放入旋 光性物质后，偏振光将发生 偏转。能使偏振光向右旋转的，称为右旋化合物，用 (+) 表示； 能使偏振光向左旋转的，称为左旋化合物 ，用(-) 表示。
第六章 立体化学
一、手性和对称性 二、具有一个手性中心的对映异构 三、 构型和命名法 四、 具有两个手性中心的对映异构 五、 手性中心的产生 六、 不含手性中心化合物的对映异构
七、 立体化学的应用
一、手性和对称性
同分异构体
碳架异构
同 分 异 构 体
构造异构
位置异构
官能团异构 顺反异构
立体异构 光学异构 构象异构
偏振光旋转的角度α称为旋光度。旋光度 α与盛液管的长度、溶液的浓度、光源的波长 、测定时的温度、所用的溶剂的关系。通常用 比旋光度[α]来表示物质的旋光属性。公式如 下：
t
B l
α: 旋光仪的旋光度 ρB: 质量浓度(g/ml) l: 盛液管的长度 Tt: 测定时的温度 λ: 光源的波长
有机化学立体化学课件
(c)和(d)之间是何种关系？
30
将 (d) 在纸平面上旋转180，就和 (c) 完全相同。
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
HH OOHH HHOO H H
H OH H
HHO OHH
HHO OHH
H OH H
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
(c)
(d)
象 (c) 这种构型的分子, 虽然有两个手性中心, 但作 为分子整体来说是非手性的。 (c) 称为内消旋化合 物 (meso compound)。
8
问题：下列化合物哪些含手性碳原子？
1. CH3CHCH2CH3
*CH3
2.CH3CHClCH2CH3
**
3. CH3-CH-CH-CH2CH3 OH OH
有对称因素的分
有手性碳就一定有手性吗？
子没有手性
三、对称面和非手性分子
有对称面的分子与它的镜像能重合，因此没有对 映异构现象，称为非手性分子
对称因素
透视式是书写立体结构式常见的方法之一。
应注意它的书写方法，通常实线 “” 代表位 于纸平面上的键；虚线 “ ” (或“ ”) 代表 伸向纸平面后方的键，楔形线 “ ” 代表伸 向纸平面前方的键。
CO2H
CO2H
Cl
Cl
CH HC
I C Br Br C I
H3C OH
HO
CH3
H
H
13
(三) 费歇尔投影式 横前竖后
纯液体为密度 通常还要注明溶剂
比例常数 [α] 称为比旋光度。它是单位长度和单 位浓度下的旋光度。
如：[α]D20 = +98.3o (C, 0.05, CH3OH)
有机化学第6章手性分析ppt课件
Br
不重合
CH3
CH3
Cl C H
H C Cl
CH3
CH3
mirror
非手性分子 (achiral molecule)
重合
2021/3/17
精选ppt
4
3. 如何判断分子是否是对映异构体:
a. 手性碳（Chiral Center） b. 分子中是否 含有对称因素：
W Z C* X
Y
1。 对称面： 2。 对称轴： 3。对称中心：
2021/3/17
精选ppt
H
22
H
C
H
H
C
C
H
C H 3
C H 3
CC C
H
H
C H 3
C H 3
HCC C
C H 3
H3C
CH3
H
CH3
2021/3/17
精选ppt
23
As a rule, an activation energy barrier of 16 to 19 kcal/mole is required to prevent spontaneous room temperature racemization of substituted biphenyls
2021/3/17
精选ppt
24
联苯型的旋光异构体
X1 X2 X3 X4
C原子与X1（或X3）的中心 距离和C原子与X2 （或X4） 的中心距离之和超过290pm，
那么在室温（25oC）以下，
这个化合物就有可能拆分
成旋光异构体。
单位：pm
C-H （104） C-NH2 （156） C-Br （183）
有机课件 6烯烃
CH3–CH=CH–CH3 120
Z-
H
R C—C R
X 叔卤代烷
√
4、 –消除反应的空间选择 ∵消除后生成p键，∴要求消去 ZZ的–H和X应当处在同一平上。 H H X 顺式消除 反式消除 C C C＝C C C
X 卤代烃消除一般按E2历程进行，以反式消除为主。 E1的证据——正碳离子重排 CH3 CH3 KOH CH3–C–CH2–Br C2H5OH CH3–C＝CH–CH3 CH3 CH3 CH3 1,2-甲基迁移 CH –C–CH –CH CH3–C–CH2+ 3 2 3 + CH3
4.密度：烯烃的密度小于1，但比相应的烷烃 大（C=C比C-C短）。
6.5 烯烃的反应
由于烯烃分子中存在着双键，故其化学性质非 常活泼，可以和很多试剂发生化学反应，其中 加成反应是其典型的化学性质，其次还可发生 氧化、聚合反应。
官能团分析
+ - R C H C＝C ①p键
反应 位置
p键
原因
电子云密度 高、易极化 电负性 sp2＞sp3
烷烃少两个氢原子，通式为CnH2n。
碳碳双键也称为烯键，是烯烃的官能团。 最简单的烯烃是乙烯：
H
117
121.7
H
0.108nm
C C
0.133nm
H
H
2.C=C和C-C的区别：
⑴ C=C的键长比C-C键短： 两个碳原子之间增加 了一个π键，也就增加了原子核对电子的吸引力， 使碳原子间靠得很近。C=C键长为0.134 nm, 小于 C-C键长0.154nm。
(E)-2-bromo-1chloroprop-1-ene
CH2CH2CH3
H H2C C C H3CH2C C H CH3
第六章 立体化学
解
Cl
>
CBr3
>
CHCl2 C6H5
>
COCl CH2CH3
>
COOH
>
CONH2
>
CHO
>
CH2OH
>
>
24
A. 三维结构：
（a>b>c>d)
25
OH
C2H5 H CH3
R
方法：站在最小基团d的对面，然后按先后次序观察 其他三个基团。从最大的a经b到c，若是顺时针的， 则为“R”；反之，标记为“S”。（a>b>c>d)
六、环状化合物的立体异构
有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。 如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。 环状化合物手性碳原子的判断： 看要考察的碳原子所在的环左右 是否具有对称性，若无对称性则 相当于两个不一样的官能团，则 该碳原子是手性碳原子。如有所 示结构中：
几个*？几 个光学异 构体?
HOOC
HOOC NO2
COOH O 2N
2,2‘-二羧基-6,6’-二硝基联苯分子的一对对映体
基团的阻转能力大小：
I>Br>Cl>CH3>NO2>COOH>NH2>OCH3>OH>F>H
结论：联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同， 分子就具有手性。
50
指出下列化合物有无光活性
CHO Br (1) CN Br (2) N CH3 H2N N C2H5 C2H5 CH3 HOOC (3) CONH2 CH2 CH
(5)
CH3 CH
CH Cl
(6)
有机化学 第6章 立体化学
CH3
HO
H
(–)–2–丁醇
CH3 HO C H
CH2CH3
CH3
CH2CH3
C
H5C2
H
OH
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：
CH3
CH3
H Br
Br H
CH2CH3
CH2CH3
S-(+)–2–溴丁烷
R-(–)–2–溴丁烷
沿着纸平面旋转 90° Br
CH3 CH2CH3 H
比旋光度的数值要标明测定时的条件。
例：
果糖水溶液的比旋光度
[α]20
D
=
92.8（。水 ）
( ) 2 丁醇
CH3 HO H
CH2CH3
[α]
20
D
=
13.25 。
（+）2 丁醇
CH3 H OH
CH2CH3
[α]D20 = +13.25。
6.4 具有一个手性中心的对映异构 分子构型
6.4.1 对映体和外消旋体的性质
手性中心(不对称中心): ——与四个不同原子或基团相连的碳原子
CH3 CH3CH2 C Br
H
2–溴丁烷
COOH H C CH3 HO
(–)–乳酸
CH3
1
6
2
5 *3
H4 C
CH2
CH3
柠檬油精
含一个手性中心的分子具有一对对映体
CH3
D C* H
Cl
CH3
*C D
Cl
H
H2C C* H O CH3
COOH OH
HC CH3
(R)–(–)–乳酸
有机化学 立体化学PPT课件
在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性;而非手性 分子则没有旋光性.
对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性, 两者的旋光方向相反,但旋光度(能力)相同.
第15页/共69页
8.2.2 比旋光度
• 由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物 质结构有关,而且与测定的条件(样品浓度,盛放样 品管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.
乳酸的分子模型和投影式
菲舍尔投影式:
牢记
两个竖立的键—表示向纸面背后伸去的键;
两个横在两边的键—表示向纸面前方伸出的键.
在纸面上旋转180º—构型不变；旋转90º或270º或翻身—镜象
第21页/共69页
总结: Fischer投影式的转换规则
1. 不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。 2. 在纸面上转动90。, 270 。，变成其对映体。 3. 在纸面上转动180。构型不变。 4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或
有2重对称轴的分子(C2)
第7页/共69页
σ (2) 对称面(镜面)--
——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.
例:氯乙烷
有对称面的分子
第8页/共69页
(3) 对称中心--i
——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子 出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出 去,在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样 的原子,这个点就是对称中心.
手性分子—既没有对称面,又没有对称中心,也没 有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是 手性分子.
非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对 称轴的分子.
在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重
对映体是一对相互对映的手性分子,它们都有旋光性, 两者的旋光方向相反,但旋光度(能力)相同.
第15页/共69页
8.2.2 比旋光度
• 由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物 质结构有关,而且与测定的条件(样品浓度,盛放样 品管的长度,偏正光的波长及测定温度等)有关.
乳酸的分子模型和投影式
菲舍尔投影式:
牢记
两个竖立的键—表示向纸面背后伸去的键;
两个横在两边的键—表示向纸面前方伸出的键.
在纸面上旋转180º—构型不变；旋转90º或270º或翻身—镜象
第21页/共69页
总结: Fischer投影式的转换规则
1. 不能离开纸面翻转。翻转180。，变成其对映体。 2. 在纸面上转动90。, 270 。，变成其对映体。 3. 在纸面上转动180。构型不变。 4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或
有2重对称轴的分子(C2)
第7页/共69页
σ (2) 对称面(镜面)--
——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.
例:氯乙烷
有对称面的分子
第8页/共69页
(3) 对称中心--i
——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子 出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出 去,在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样 的原子,这个点就是对称中心.
手性分子—既没有对称面,又没有对称中心,也没 有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是 手性分子.
非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对 称轴的分子.
在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重
高等有机六构象PPT课件
O
O
H
既克服了空 间斥力，又 有氢键作用。
9
构象异构体一般难以分离，但不绝对。有文献报道1,2-二金刚烷 基－1,2-二叔丁基乙烷可分离到固体形式存在的构象异构体，因 为取代基太大，旋转受阻。
t-Bu
t-Bu
t-Bu
Ad Ad
H
t-Bu
H
t-Bu
Ad H
H
Ad
H
t-Bu
以上三种异构体可分离
Ad
H
Ad
OH OH
OH
OH OH
OH
O H HO
H O O
H
OH OH
.
1,2-ae
1,2-ee
均为优势构象
1,3-aa
30
由于桥连或氢键使下列化合物的船式构象能稳定存在。
H
O
O HO
樟脑
顺－1,4-环己二醇
CH3
HO
N
Me
Me Me Me
O
Ph
4-羟基－1,2,2,6,6-五甲基－4-苯基哌啶
顺1,2－二叔丁基环己烷由于一个叔丁基必须处于a键，使椅式构象 张力很大，低温NMR表明其以椅式和扭船式的平衡混合物存在。
为稳定构象，常温下占绝大多数。
.
24
H H
R 56o R
H
H
H
H
顺式ea型
R H
R
H H
H
H R
60o R
H
H
反式ee型
顺式ea型和反式ee型5两取代基的二面角差别不大，所以顺式和 反式取代基之间斥力差异不大，但顺式取代中有1,3作用。故总的 来说，反式更稳定。
当1,2-二取代环己烷的取代基为卤素时，情况与二烷基时相反，二 卤素占直立键成为优势构象。且直立键的比例为I>Br>Cl, 因为卤 素有偶极之间的斥力。
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[α]D20=+52.2°（水） “D”代表钠光波长。钠光波长589nm相当 于太阳光谱中的D线。
比旋光度是旋光性物质的一个物理常数。
-
13
(四) 具有一个手性中心的对映异构 &分 子的构型
(1) 对映体
(2) (2) 构型表示方法
-
14
(1) 对映体&外消旋体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光
度，用[α]表示。
-
11
实际测量时，可用溶液测量其旋光度，再用下式计算其 比旋光度：
[a]tl =
a lC
第六章 立体化学
(一) 异构体的分类
(二) 手性和对称性
(三) 手性分子的性质——光学活性
(四) 具有一个手性中心的对映异构&分子的构型
(五) 具有两个手性中心的对映异构
(六) 手性中心的产生
(七) 手性合成(自学)
(八) 外消旋体拆分(自学)
(九) 脂环化合物的立体异构
(十) 构象对映异构和构象非对映异构
C2
H H3C C
C
CH3 H
C3
Cl HCH
H
C2
CH3
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
-
6
(乙) 对称面（σ）：
H H3C C
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
CH3
H3C 无对称面
COOH HH C OH 一个s
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
式中：[α] λ t ——比旋光度； λ——测量时所采用的光波波长；
t ——测量时的温度；
α——由仪器测得的溶液的旋光度；
l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm)；
C ——溶液的浓度,单位为g.mL-1。
-
12
表示比旋光度时，需要标明测量时的温度、 光源的波长以及所使用的溶剂。
例如，在温度为20°C时，用钠光灯为光源 测得的葡萄糖水溶液的比旋光度为右旋52.2°, 应记为：
(十一)不含手性中心化合物的对映异构
(十二)对映异构在研究反应机理中的应用
-
1
第六章 对映异构
（一）异构体的分类
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
-
2
(二) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
-
4
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
-
5
(2)分子手性的判别依据—— 对称性(一会）
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。 对称性的判别依据对称因素，它主要包括： (甲) 对称轴（Cn）：
-
9
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性：手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质（旋光性）
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 • 偏振光——只在一个平面上振动。
起偏镜
I0
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
光源
Nicol棱棱
偏振光
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观-察到的光强度最大。
10
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
-
7
(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
-
i CH3
8
对称因素与分子的手性
• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
（1）分子中是否存在对称轴对分子是否具有手 性没有决定作用。
（2）判断分子中有无对称面和对称中心在立体 化学中有重要意义。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
-
15
2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
H
实物
镜子
镜象
一般情况下，一对对映体除旋光方向外（数值相等，方
向相反），理化性质基本相同。
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
-
3
(1) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。 手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。 例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外(横前竖后）；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式 C O O H
H
OH
-
CH3
COOH H OH
CH3
Fisch投 er影式
17
注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
外消旋体：左旋体和右旋体的等量混合物（旋光度为0）。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性- 溶剂、手性试剂等。
16
(2) 构型表示方法 （二会）
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法：
比旋光度是旋光性物质的一个物理常数。
-
13
(四) 具有一个手性中心的对映异构 &分 子的构型
(1) 对映体
(2) (2) 构型表示方法
-
14
(1) 对映体&外消旋体
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
右旋—— (+) ； 左旋 ——(－)
旋光度——旋光性物质使偏振光的振动平面所旋转的角 度，用α表示。
显然，溶液的旋光度与浓度、单位盛液管长度成正比。
比旋光度——单位浓度、单位盛液管长度下测得的旋光
度，用[α]表示。
-
11
实际测量时，可用溶液测量其旋光度，再用下式计算其 比旋光度：
[a]tl =
a lC
第六章 立体化学
(一) 异构体的分类
(二) 手性和对称性
(三) 手性分子的性质——光学活性
(四) 具有一个手性中心的对映异构&分子的构型
(五) 具有两个手性中心的对映异构
(六) 手性中心的产生
(七) 手性合成(自学)
(八) 外消旋体拆分(自学)
(九) 脂环化合物的立体异构
(十) 构象对映异构和构象非对映异构
C2
H H3C C
C
CH3 H
C3
Cl HCH
H
C2
CH3
H3C
H3C
C2 CH3
Cn的对称操作是旋转。
-
6
(乙) 对称面（σ）：
H H3C C
C
CH3 H
CH3 H3C
对称面
对称面
CH3
H3C 无对称面
COOH HH C OH 一个s
O HH
二个s
Cl
HCH H
三个s
多个s
对称面的对称操作是反映（即照镜子）。
式中：[α] λ t ——比旋光度； λ——测量时所采用的光波波长；
t ——测量时的温度；
α——由仪器测得的溶液的旋光度；
l ——盛液管的长度,单位为dm(1dm=10cm)；
C ——溶液的浓度,单位为g.mL-1。
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表示比旋光度时，需要标明测量时的温度、 光源的波长以及所使用的溶剂。
例如，在温度为20°C时，用钠光灯为光源 测得的葡萄糖水溶液的比旋光度为右旋52.2°, 应记为：
(十一)不含手性中心化合物的对映异构
(十二)对映异构在研究反应机理中的应用
-
1
第六章 对映异构
（一）异构体的分类
分子的结构就包括分子的构造、构型和构象。
碳架异构
构造异构 官能团异构 位置异构
同分异构
互变异构
构型异构 顺反异构
立体异构
对映异构
构象异构
本章主要讨论对映异构。
-
2
(二) 手性和对称性
(1) 偏光 (2) (2) 旋光物质与比旋光度 (3) (3) 手性的概念 (4) (4) 对称性
-
4
手性碳原子——与四个不同的原子或原子团 相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
CH3-C* H-CH2-CH3 Br
CH3-C* H-CCHH-3CH3 OH
CH3-C* H-COOH OH
-
5
(2)分子手性的判别依据—— 对称性(一会）
考察分子的对称性就能判断它是否具有手性。 对称性的判别依据对称因素，它主要包括： (甲) 对称轴（Cn）：
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(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性：手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质（旋光性）
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 • 偏振光——只在一个平面上振动。
起偏镜
I0
检偏镜
I
观察 I=I0 Cos2a
光源
Nicol棱棱
偏振光
Nicol棱棱
强度为I0的偏振光在通过检偏镜后的强度I为：
I＝I0Cos2α
其中α为两Nicol棱镜晶轴的夹角。
可见，当两Nicol晶轴平行时，观-察到的光强度最大。
10
(2) 旋光物质与比旋光度
起偏镜
I0
光源
Nicol棱棱
偏振光
盛液管
检偏镜
I
观察
旋转后的 偏振光
Nicol棱棱
旋光性——某些物质能使偏振光的振动方向旋转一定角 度的性质。
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(丙) 对称中心（i） 对称中心的对称操作是反演。
COOH i
CH3
H
H
H
H
H3C
CH3
COOH
-
i CH3
8
对称因素与分子的手性
• 在绝大多数情况下，分子中没有对称面 和对称中心，与其镜象就不能叠合，分 子就会有手性。
（1）分子中是否存在对称轴对分子是否具有手 性没有决定作用。
（2）判断分子中有无对称面和对称中心在立体 化学中有重要意义。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
COOH
H3CH C OH 实物
COOH
HO C HCH3
镜子
镜象
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2-溴丁烷也是手性分子，也有一对对映体存在：
CH3
C
CH3CH2
Br
H
CH3
C
Br
CH2CH3
H
实物
镜子
镜象
一般情况下，一对对映体除旋光方向外（数值相等，方
向相反），理化性质基本相同。
COOH
H OH
CH3 (b)
180。
构型不变
(动画1)
CH3 HO H
COOH (b)
COOH
H OH CH3 (b)
90。
构型改变
(动画2)
H
CH3 COOH OH
（与(b) 不） 同
-
3
(1) 手性的概念
手——左、右手互为实物与镜像的关系，不能完全重合。 手性——像左右手一样，实物与其镜象不能叠合的性质。 例如两种不同的乳酸分子都具有手性：
右旋乳酸， 由肌肉运动产生
COOH
左旋乳酸， 由蔗糖发酵得到
COOH
H C OH H3C
实物
镜子
HO C H CH3
镜象
(动画)
其中心碳原子上连有四个不同的原子或原子团，在 空间有两种不同的排列方式，不能完全重合，互为实物 与镜像的关系，是两种不同的化合物。
①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外(横前竖后）；例如：
COOH
COOH
H3CH C OH
H C OH CH3
观察透视式 C O O H
H
OH
-
CH3
COOH H OH
CH3
Fisch投 er影式
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注意事项：
① Fischer投影式只能在纸面上平移或旋转180°，但不能 旋转90°或270°,也不能将其脱离纸面翻身，否则构型翻 转。如：
外消旋体：左旋体和右旋体的等量混合物（旋光度为0）。
在手性环境中，一对对映体表现出不同的性质。
手性环境——偏振光、手性- 溶剂、手性试剂等。
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(2) 构型表示方法 （二会）
透视式：直观，但书写麻烦，不适用于复杂化合物 两种方法
Fischer投影式：使用方便，适用于简单和复杂化合物
Fischer投影式的写法：