第五章--立体化学基础：手性分子

郑州大学化学系

有机化学郑州大学化学系

Professor: Zhang Yan-Bing, E-mail: zhangyb@

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第五章 立体化学基础:手性分子 立体化学基础:立体化学是从立体观点 立体观点研究分子的结构以及 立体观点 分子的立体结构对其物理性质和化学反应的 影响,是化学中一个重要的研究领域. 立体异构是立体化学(stereochemistry)的主要 内容之一. 构造相同,但分子中原子或基团在空间的排 列方式不同的称为立体异构 立体异构.这种现象称为 立体异构 立体异构现象(stereoisomerism).Professor: Zhang Yan-Bing, E-mail: zhangyb@

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立体异构的分类:碳链异构 构造异构 同分异构 构象异构 立体异构 构型异构 对映异构 顺反异构 位置异构 官能团异构

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第一节 旋光性 根据物质对平面偏振光的作用,将物质分 为旋光性物质 非旋光性物质 旋光性物质和非旋光性物质 旋光性物质 非旋光性物质. 旋光性物质可使平面偏振光的偏振面发生 旋转.

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一. 旋光性和旋光仪

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二. 旋光度和比旋光度 旋光性物质使平面偏振光旋转的角度称为旋光度 旋光度. 旋光度 比旋光度与物质的熔点,沸点或折射率一样,也 比旋光度 是化合物的一种物理常数 物理常数. 物理常数 比旋光度对于鉴定光学活性化合物或者判断它的 比旋光度 纯度是很重要的.因此,掌握比旋光度的表示方 比旋光度的表示方 法及其含义是十分必要的. (一对对映体,除比旋光度的绝对值相等,符号相 反(即旋光方向相反)外,其他物理性质相同.)

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比旋光度的表示方法

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第二节 手性分子和对映体

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对映异构体的判断

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二.分子对称因素 物质分子能否与其镜象完全重叠(是否有 手性),可从分子中有无对称因素来判断. 最常见的分子对称因素有对称面 对称中 对称面和对称中 对称面 心. 分子中有对称因素的称为非手性分子. 分子的手性是产生旋光性的根本原因.

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1.对称面 对称面 假设分子中有一平面能把分子切成互为镜象的两 半,该平面就是分子的对称面,例如:

H

对称面 Cl H C H Cl C Cl CH3

对称面

CCl

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2.对称中心 对称中心 若分子中有一点P,通过P点画任何直线,如果在 离P点等距离直线两端有相同的原子或基团,则这 个点P称为分子的对称中心.例如:H H Br P Br COOH H H Br COOH H H H CH3 H CH3 H H Br

P

H H

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第三节 Fischer投影式

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Fischer投影式书写规则 碳链上下直写,编号小的碳原子在上,编 号大的碳原子在下; 用"十"字表示手性碳原子; 横键表示向前伸展,竖键向后伸展,即 "横前竖后". Fischer投影式只能在纸面上旋转90°的偶 数倍,且不能离开纸面翻转.

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第四节 构型标记法 用来标记旋光异构的方法: 相对构型D/L标记法 绝对构型R/S标记法

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1.相对构型与D,L标记法

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2.基团顺序规则

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3.绝对构型及R,S标记法

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快速判断Fischer投影式构型的方法 当最小基团位于横线时,若其余三个基团由大到小为 顺时针方向,则此投影式的构型为S,反之为R.a e d b e b a d

S-型

R-型

当最小基团位于竖线时,若其余三个基团由大到小为 顺时针方向,则此投影式的构型为R,反之为S.a d e b b a d

e R-型 S-型 Professor: Zhang Yan-Bing, E-mail: zhangyb@

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COOH HO H CH3S-乳酸

COOH H OH CH3R-乳酸

COOH HO CH3 HR-乳酸

CHO Cl CH3 CH2CH3S-2-甲基-2-氯丁醛

CHO H3C Cl CH2CH3R-2-甲基-2-氯丁醛

CHO Cl CH2CH3 CH3R-2-甲基-2-氯丁醛

CHO H3C CH2CH3 ClS-2-甲基-2-氯丁醛

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第五节 非对映体和内消旋体

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