天津大学理学院：《高等有机化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 立体化学（Steric Chemistry）

第二章立体化学( Steric Chemistry) 立体化学 分子结构 对映异构 (一)分子的对称性 对称要素 对称分子 非对称分子 不对称分子 (二)含一个手性中心的分子 手性中心为碳原子的分子

第二章 立体化学 (Steric Chemistry) ( ) 立体化学 ( ) 分子结构 ( ) 一. 对映异构 ( ) （一）分子的对称性 ( ) 对称要素 对称分子 ( ) 非对称分子 不对称分子 （二〕含一个手性中心的分子 ( ) 手性中心为碳原子的分子

手性中心为氮原子的分子 手性中心为其它杂原子的分子 (三)含两个(或多个)手性中心的分子 赤藓型 苏阿型 非对映异构体( Diastereomers 内消旋体(meso) (四)环状化合物的对映异构 (五)不含手性中心的手性分子 (六)前手性分子( Prochiral molecules) (七〕不对称合成( Symmtric Synthesis) 二.顺反异构(Cis- TTrans isomeris)

手性中心为氮原子的分子 手性中心为其它杂原子的分子 （三） 含两个（或多个）手性中心的分子 ( ) 赤藓型 苏阿型 非对映异构 体 (Diastereomers) 内消旋体 (meso-) （四〕 环状化合物的对映异构 ( ) （五）不含手性中心的手性分子 ( ) （六） 前手性分子 （Prochiral Molecules) （七 〕不对称合成 (Asymmtric Synthesis) 二. 顺反异构 (Cis-Trans Isomerism)

原子或原子团在分子中的排列形式 立体化学原子在空间的成键形状和顺序 由此引起的物理性质、化学性质 的变化

立体化学 原子或原子团在分子中的排列形式 原子在空间的成键形状和顺序 由此引起的物理性质、化学性质 的变化

分子式相同,原子的成键顺序不同。 分子构造 碳骨架异构官能团异构 官能团位置异构 Constitution)互变异构 分子构造相同,原子或原子团在空间 分子 的排列不同。 结构 分子构型 对映异构 6 tructure)(Configuration)对映异构 顺反异构 非对映异构 分子构象 分子构型相同,由于单键 ( Conformation)的自由旋转,原子或原子 团在空间的排列不同

分子 结构 (Structure) 分子构造 (Constitution) 分子式相同，原子的成键顺序不同。 碳骨架异构 互变异构 官能团异构 官能团位置异构 分子构型 (Configuration) 对映异构 非对映异构 分子构造相同，原子或原子团在空间 的排列不同。 顺反异构 非对映异构 分子构象 (Conformation) 分子构型相同，由于单键 的自由旋转，原子或原子 团在空间的排列不同

构造异构体: CH2CH2OH顺反异构: 官能团异构:CH3OCH3HCH3CCH 官能团位置C= C-C-C CI HHH 异构 C-C-C-C OH 互变异构:CH3CCH2COC2H5=CH3C= CHOC2H5 对映异构:COOH COOH 构象异构: CH OH: HO H CH3 HH CH3 D-(-)-乳酸L-(-)-乳酸 mp:528° mp:53° 对位交叉邻位交叉

构造异构体： CH3 CH2 OH 官能团异构： CH3 OCH3 官能团位置 异构 C C C C C C C C 互变异构： CH3C O CH2COC2H5 O CH3C OH CHCOC2H5 O 顺反异构： H Cl H CH3 H H Cl CH3 对映异构： COOH CH3 H OH HO H CH3 COOH D-(-)-乳酸 mp: 52.8° L-(-)-乳酸 mp: 53° 构象异构： 对位交叉 邻位交叉 CH3 CH3 H H H H CH3 CH3 H H H H

对映异构( Enantiomerism) (一).分子的对称性 对称要素: H 对称轴Cm:C 180 H H CCI 分子围绕通过分子中心、并且垂直于分子所在 平面的直线旋转一定的角度后,同原来的分子重合, 此直线为一般对称轴。 360° 分子旋转的角度为 时,称n重对称轴(Cn n

一. 对映异构 (Enantiomerism) (一). 分子的对称性 对称要素： 对称轴 (Cn )： 分子围绕通过分子中心、并且垂直于分子所在 平面的直线旋转一定的角度后，同原来的分子重合， 此直线为一般对称轴。 C C Cl H H Cl C C Cl H H Cl 180° 分子旋转的角度为 360° n 时，称 n重对称轴 (Cn )

F一B F 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。 1.所有的原子共同处于的平面 对称平面(o 2.通过分子中心,且将分子平均 请你各举一例。 分成互成实物与镜象关系的 两部分的平面

B F F F C3 C4 C5 C6 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。 对称平面 (σ): 1. 所有的原子共同处于的平面 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 请你各举一例

对称中心.Ph(OOH点分子中心 等距离相同的原子 -古柯间二酸 COoH Ph R 交替对称轴(Sn) 垂直于对称轴 R 的镜面 R H: Me R/D旋转 反射 ME 90°x R 通过反射的 OTS: R 操作,上、 H Me R力1方的基团交换 Me H R 位置,基团的 重合 构型改变。 R

R + R - R + R - 对称中心 (i)： Ph H F H COOH H COOH Ph 点 分子中心 等距离 相同的原子 交替对称轴 (Sn): R + R R - + R - 旋转 90° 反射 重合 R + R - R + R - 通过反射的 操作，上、下 方的基团交换 位置，基团的 构型改变。 垂直于对称轴 的镜面 S4 N Me H H Me Me Me H H OTs α-古柯间二酸

对称分子( Symmetric Molecules): 手性分子一定 不含有G,Sn 具有σ、i、Sn分子。请各举一例 非对称分子 Dissymmetric Molecules) 仅具有Cn的分子。 不对称分子 Asymmetric Molecules) 2 不含有任何对称要素的分子。手性分子 CH CH 3 非对称分子( Chiral 不对称分子 molecule oH HO Ph Ph 对映体旋光活性 1b=+429°a12=-429°

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。 请各举一例 O C C O 2 O C O 不对称分子 (Asymmetric Molecules)： 不含有任何对称要素的分子。 C CH3 H OH Ph C HO CH3 Ph H [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 molecule) 对映体 旋光活性 手性分子一定 不含有σ,i, Sn

(二).含有一个手性中心的分子 3 HO COOH: HOOCCOH Ph Ph al=+52° 52° OH CH3C-COOH- NaBH4 CH3 CHCOOH(±)-乳酸 在非手性条件下反应 CH2: CH 产物一外消旋体 O h: Ph H 手性中心一C、N、或其它杂原子:h H

（二）. 含有一个手性中心的分子 [α]5 D = +52° [α]5 D = -52° C C CH3 COOH HOOC CH3 HO Ph OH Ph CH3 C (±) - 乳酸 O COOH NaBH4 CH3 CHCOOH OH * 在非手性条件下 反应 产物－外消旋体 手性中心 － C、N、或其它杂原子： O H H O H H H H H CH3 H Ph CH3 Ph