安徽理工大学：《有机化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 立体化学基础

第三章立体化学基础 (4) CHO CH2OH R Ch2OH Inversion of Axial ( blue) and Equatorial (red) Substituents by RinE-Flipping 心…一心学 有机化学第三章

有机化学 第三章 1 第三章 立体化学基础 （4） H CHO CH2OH H HO R CHO CH2OH HO

立体化学:研究有机物分子的三度空间结构即立体结构 及其对化合物物理性质和化学反应的影响。 立体异构:分子组成与构造相同,但原子在空间的排列方 式不同的化合物称为立体异构。 顺反异构 构型异构 立体异构对映异构 构象异构 有机化学第三章

有机化学 第三章 2 立体化学：研究有机物分子的三度空间结构即立体结构 及其对化合物物理性质和化学反应的影响。 立体异构：分子组成与构造相同，但原子在空间的排列方 式不同的化合物称为立体异构。 立体异构 顺反异构 构象异构 对映异构 构型异构

对映异构中的基本概念 (一)手性和对映异构 人的左右手是不能完全重叠 的,就象“实物”与“镜像” 的对映关系,互称为对映体。 a 手性( chiral):一个物体若自身与其镜像不能重叠,称之。 对映异构现象:任何一个有机物的分子,若与其镜像不能重 叠,称对映异构现象 有机化学第三章

有机化学 第三章 3 （一）手性和对映异构 人的左右手是不能完全重叠 的，就象“实物”与“镜像” 的对映关系，互称为对映体。 手性（chiral）：一个物体若自身与其镜像不能重叠，称之。 对映异构现象：任何一个有机物的分子，若与其镜像不能重 叠，称对映异构现象。 一、对映异构中的基本概念

对映异构体( enantiomers):一个化合物的分子与其镜像不能 相互重合,称这两个分子为对映异构体 以乳酸为例: COOH HOOC 对映体分子具有相同的构造, 即他们在原子或基团连接方式 I/OH HO1l1'' 上完全相同,只是原子或基团 在空间的排列方式不同。异构 CH H3 3 体之间互变,必须断裂分子中 的两个键 C1称为手性碳,用C*表示 有机化学第三章

有机化学 第三章 4 C 1 COOH 2 CH3 3 OH 4 H 5 C 1 HOOC 2 H3C 3 HO 4 H 5 以乳酸为例： 对映体分子具有相同的构造， 即他们在原子或基团连接方式 上完全相同，只是原子或 基团 在空间的排列方式不同。异构 体之间互变，必须断裂分子中 的两个键。 对映异构体（enantiomers）：一个化合物的分子与其镜像不能 相互重合，称这两个分子为对映异构体。 C1称为手性碳，用C* 表示

(二)判断化合物是否有手性的方法 有机分子是否有手性,与分子的对称性有关。 1.对称因素:对称轴,对称面、对称中心。 (1)对称轴 设想分子中有一条直线,当分子以该直线为轴旋转360°/n (n为正整数),得到的分子与原分子相同,该直线即为这个 分子的n重对称轴Cn 2 n CH 3 H CE C H CH 有机化学第三章 3

有机化学 第三章 5 （二）判断化合物是否有手性的方法 有机分子是否有手性，与分子的对称性有关。 1. 对称因素：对称轴，对称面、对称中心。 （1） 对称轴： 设想分子中有一条直线，当分子以该直线为轴旋转360°/ n （n为正整数），得到的分子与原分子相同，该直线即为这个 分子的n重对称轴Cn。 CH3 C C H H CH3 n=2 C2

(2)对称面 设想分子中有一平面,它可把分子分为互为镜像的两半 该面称为对称面 CH H CH3 C- C CH 3 C/--C H H (3)对称中心 设想分子中有一个点,从分子中任一个原子出发,向这个点作 直线,再从此点将直线延长出去,则在与该点前一段等距离处, 可遇到一同样的原子,该点称为分子的对称中心 有机化学第三章

有机化学 第三章 6 （2） 对称面 设想分子中有一平面，它可把分子分为互为镜像的两半， 该面称为对称面 CH3 C C H H CH3 C CH3 Cl H H （3） 对称中心 设想分子中有一个点，从分子中任一个原子出发，向这个点作一 直线，再从此点将直线延长出去，则在与该点前一段等距离处， 可遇到一同样的原子，该点称为分子的对称中心

CH P 3 CH P H H H H CH3 CH OoH 2.手性因素 分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。 使分子具有手性的几何因素是手性中心和手性面 (1)手性中心( chiral center): 能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架称之 常见的手性中心有C,P,N等。 有机化学第三章

有机化学 第三章 7 C C CH3 CH3 H H P COOH CH3 COOH CH3 H H H H P 2. 手性因素 分子的手性常与处于手性部分的一个或以上特定原子有关。 使分子具有手性的几何因素是手性中心和手性面。 （1）手性中心（chiral center）： 能引起分子具有手性的一个特定原子或分子骨架称之。 常见的手性中心有C*，P*， N*等

CH3 O=5…CH OH H O CH CH3 CH 手性中心特点:手性中心原子各连有不同的原子或基团。 (2)手性面( chiral plane): 分子的手性由于某些基团对分子中某一平面的不同分布而引 起,此平面称为手性面。 H3CICH (04,09,10) CH CH, COOH 有机化学第三章

有机化学 第三章 8 C COOH H CH3 OH * N CH3 * O C6H5 H5C2 P* H7C3 CH3 C6H5 O S* CH2 CH3 手性中心特点：手性中心原子各连有不同的原子或基团。 （2）手性面（chiral plane）： 分子的手性由于某些基团对分子中某一平面的不同分布而引 起，此平面称为手性面。 CH3 H3C CH3 CH2COOH (04,09,10)

判断分子是否手性的依据: ※凡具有对称面、对称中心的分子,都是非手性分子。 ※有无对称轴,对分子是否有手性无决定作用。 般: ※当分子中只有一个C*,分子一定有手性 ※当分子中有多个手性中心时,要借助对称因素。无对称 面,又无对称中心的分子,必是手性分子 2 H、 H、H H/ CI H/H 大手性分子 大非手性分子 CI I H 有机化学第三章

有机化学 第三章 9 判断分子是否手性的依据： ※ 凡具有对称面、对称中心的分子，都是非手性分子。 ※ 有无对称轴，对分子是否有手性无决定作用。 一般： ※ 当分子中只有一个C* ，分子一定有手性。 ※ 当分子中有多个手性中心时，要借助对称因素。无对称 面，又无对称中心的分子，必是手性分子。 H H H H Cl Cl * * H H H H Cl Cl * * 手性分子 非手性分子 C2

(三)旋光性及比旋光度 光是一种电磁波,光波的振动方向与光的前进方向垂直。 ■■ ■■■ 平面偏振光 若让光通过 Nicol棱镜(起偏镜),只有与棱镜晶轴方向平行的光 才能通过。这样,透过棱晶的光就只能在一个方向上振动,象这 种只在一个平面振动的光,称为平面偏振光,简称偏振光。 能使偏振光的振动方向发生旋转的物质,称旋光性物质。在 有机物中,凡是手性分子,都具有旋光性 有机化学第三章

有机化学 第三章 10 （三）旋光性及比旋光度 能使偏振光的振动方向发生旋转的物质，称旋光性物质。在 有机物中，凡是手性分子，都具有旋光性。 平面偏振光 光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。 若让光通过Nicol 棱镜 (起偏镜)，只有与棱镜晶轴方向平行的光 才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这 种只在一个平面振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光