山东第一医科大学（泰山医学院）：《有机化学》课程授课教案（打印版）立体化学基础

国秦山医华院 省级精品课程申报 教 案 姓名李启清 2011~2012学年第1学期时间9.30 节次5-6 课程名称 有机化学 授课专业及层次 临床医学本科 授课内容 立体化学基础(1) 学时数 2 常握偏振光、旋光性、比旋光度。 2. 掌握手性，对映性、非对映性，内消旋体、外消旋体和不对称性等概念。 3.掌握fischer投影的规则和使用，以及fischer投影式和Newman式，楔形式的 教学目的 临 掌握含有一个手性碳原子的手性分子的RS标记法 、5 理解对称元素和对称操作，识别指定结构的对称元素 手性、对映性、非对映性，内消旋体、外消旋体和不对称性等概念，fischer投影的 重 点 规则，含有一个和二个手性城原子的手性分子的RS标记法，fischer投影式和 Newman式，换形式的转换， 手性，对映性、非对映性，内消旋体、外消体和不小对称性等概念，fischer投影 难点 式和Nmn式，楔形式的转换。 自学内容 双语教材有关内容 使用教具 多媒体，分子模型 相关学科知识 立体几何知识，无机化学知识 教学法讲述，讲解 讲授内容纲要、要求及时间分配 引言 对映异构现象的发现 第一节手性和对称因素 手性（以乳酸CHBC*HOHCOOH为例来讨论） 20分钟 特征： (1)、 不能完全重叠 (2)、呈物体与镜象关系（左右手关系） 物质分子五为实物和镜象关系（象左手和右手一样）彼此不能完全重叠的特征，称为 分了的手性。(chirality) )分子的对称因 研究表明， 分子所以具有旋光性或手性，是山于它们没有某种对称因素，也就是说分 子是个对称的。对称因素主要有以下几种： (1)半面对称因素（σ） !果某分子能被一个半面分成互为实物和镜像的两部分，此半面就是该分子的对称面 (Plane of Symmetry),该分子就具有平面对称因素。具有平面对称因素的分子无手性.。 例如单烯烃 C-C所连的原子共￥面，这个平面就是分子的 对称面。同一个碳上连有两 个相同原子或基团的Cabx2型化合物，也有一个对称面，无手性。 (2)中心对称因素(i)

@网泰山医学院 省级精品课程申报 如果分子中有一个P点，从任何一个原子或基团向P点引连线并延长，在等距离处都 遇到相同的原子或基团，则P点称为该分子的对称中心(Center of Symmetry),即分 子具有中心对称因素，具有中心对称因素的分子无手性 3分子的对称因素与旋光性的关系 判断分子是香具有手性的方法常简化为：只要一个分子无对称面和对称中心，该分子 就是手性分子。 4分子的旋光性与物象的关系 个分子，如乙烷分子，往往有无数个构象，这些构象中有些可能有手性，有些可能 没有。如何通过分子的对称性来判断其手性问题呢？ 研究表明：只要一个分子中存在非手性构象，则该分子肯定是非手性的。 第二节物质的旋光性与比旋光度 21华面馆振光和物质的途光性 25分钟 1华面偏米 2.物质的旋光性 2.2旋光仪与比旋光度 旋光仪 比旋光度 测定温度 ,旋光度（旋光仪上的读数 「a. 比旋光度 波长 上×C液的浓度gm (钠光D)盛液长度（分米dm) 2.3产生旋光性的原因 小结 第二节含一个手性碳原子化合物的对映异构 5分钟 3.1对映体 1。对映体 一互为物体与镜象关系的立体异构体 25分钟 2。对陕体之间的异同点 物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度的数值相等，仪旋光方向相反 (2)、在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生 里作用的不同等。 3.2外消旋体 等量的左你体和右怖体的湿合物称为外消游体，一般用（十来表示 对映体构型的表示方法 20分钟 构型的表示方法 (、立体结构式(2)、Fischer投影式 为了便于书写和进行比较，对映体的构型常用费承尔投影式表示。 投影原则： 。描两条能的叉占代老毛性百子，干纸面 2。 横线表示与 C ◆相连 两个健指 向纸半面的前面，竖线表示指向纸半面的后面 3°将合有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在竖线上端。 使用贵承尔投影式应注意的问题： a基团的位置关系是“横前竖后

@泰山医学院 省级精品课程申报 b不能离开纸半面翻转180°：也不能在纸平面上旋转90”或270°与原构型相 比. (1)、将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构型。 (2入、任意固定一个基团不动，依次顺时针或反时针调换另三个基团的位咒，不会 改变原构型。 (3).对调任意两个基团的位置，对调偶数次构型不变，对调奇数次则为原构型的 对映体。 4.3构型的标记 一D-L标记法 DL标记法是以甘油醛的构型为参照标准来进行标记的。 二R-S命名规则 按次规则将手性碳原子上的四个基团挂序 把排序最小的基团放在离观察者眼晴最远的位凳，观察其余三个基团山大一中一小的 顺序，若是顺时针方向，则其构型为R(R是拉丁文Rectus的宁头，是右的意想)，若 是反时针方向，则构型为s(Sinister,左的意思)。 快速判断Fischer投影式构型的方法： 当最小基团位于竖线时，若其余二个基团山大一中一小为顺时针方向，则此投影式的 构型为R,反之为S。 小结 5分钟

网泰山医学院 省级精品课程申报 教 案 姓名李启消2011一2012学年第一学期时间10.9节次5-6 课程名称 有机化学 授课专业及层次 临床医学本科 授课内容 立体化学基础(2) 学时数 2 1. 掌握含有二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法。 2.理解对映异构体理化性质差异及外消旋体的化学拆分原理。 3. 了解构型的D、L标记法及手性在自然界的意义。 教学目的 了解手性合成、环状化合物的立体异构。 5.能运用立体化学知识解释有关反应历程。 6.了解不含手性碳的手性化合物： 重点 掌握含有二个手性碳原子的手性分子的R/S标记法，了 难点 用立体化学知识解释有关反应历程 自学内容 双语教材有关内容 使用教具 多媒体，分子模型 相关学科知识立体几何知识，无机化学知识 敦学法讲述，讲解 讲授内容纲要、要求及时间分配 第五节.含两个手性碳的化合物 5.1含两个不同构造C*的化合物 25分钟 分子中含一个C*的化合物有两个对映异构体，即一对对映体。如果分子中有两个 不同构造的C,则应为4个立体异构体，例2,3二氯戊烷： CH, C.Hs CHs CHs C.Hs (2S.3R)Ⅱ(2R3S) (25.3S)N(2R3R) 【和Ⅱ，Ⅲ和N分别是一对对映体。但I和Ⅲ，【和V,Ⅱ和Ⅲ，Ⅱ和N都不是 对映体。像上面这样不互为对映体的旋光异构体称为非对映异构体(diasterosmr)

@泰山医学院 省级精品课程申报 简称非对映体(diastereo-mcr),它们没有实物和镜像的关系。非对映体的化学性质基 本相同（在非手性条件下），但物甲性质差别校大 在非对映体中，果只有 个C*的构型不同其余C*的构型均相同的异构体，称 为差向异构体(epi-mcr),例如 COOH COOH 与 H士 (25.35.4S)-2-基 (2s.3S.4R)-2-基 .3,4.氯已酸 34“风已酸 52含两个相同构造C*化合物的对映异构 25分钟 酒石酸(2,3.二羟基丁二酸)是分子内含两个相同构造C*的化合物，每个C*上 都连着OH,COOH,CH(OH)COOH和H四个不同某团， 00H COOH COCH OH 内消旋体(m0,2R3S)石旋体(2R,3R)左旋体(2S.35 1和1“实际上是同一种异构体，将1在纸平面上旋转180°，则与1完全重叠。1 中有两个构型相反的C*, 如果在它们之间放一面镜子，则这两个C在分子内形成实 物和镜像的关系，故整个分子没有旋光性。这种因分子内C*构型不同，旋光性彼此纸 消，分子无旋光性的立体异构体称为内消旋体(es0),用m表示。虽然内消旋体有 C*,但分子内有平对称因素，是非手性分子。内消旋体无对映体，但有非对映体， 如I和Ⅱ，I和Ⅲ互为非对映体，Ⅱ和Ⅲ是一对对映体。等量的Ⅱ和Ⅲ的混合物，形 成外消旋体。与外消旋体不同，内消旋体是一种纯物质。 5.3含多个手性碳的化合物 15分钟 如前所述，含两个构造不同的C的分子，有四个旋光异构体。如果用A,B代表 两个构沿不同的C,用R,S代表构型，那么含两个小不同构造C*的化合物AB,其四 种陡光异构体表示如下： An As A 外消休 果分子中有三个不同的C*,则可推出有八种旋光异构体，依次类推，可以得出， 分子中每增加一个不同的C*,旋光异构体的数目增加一倍。若分子中含有刀个不同构 造的C,就应有2”个旋光异构体，或2对对映 如果分子中含有相同的C或成环等因素限制时，则立体异构体的数日减少。例如

网泰山医学院 省级精品课程申报 含有四个不同的C*的简萄糖分子，有2=16种立体异构体，其有一对C*相同或成 个环则有2。 8对对映体 山于含多个C*化合物的立体异构情况较复杂，这甲简单介绍一下“假手性碳原子” 的概念。2.3.4二羟基戊二酸有下列四种立体异构体： COOH COOH OH COOH CooH (2s.4S)(2R4R) (2R.34S)(2R3s.4s 【和Ⅱ是一对对映体。其分子中的C和两个构造相同、构型也相同的C*(即C2 和C4)相连，所以C3不是手性碳原子。而在和中，量然C,和C的构造相同，但 构型不同，所以C为手性碳原子。但Ⅲ和V都是非手性分子，因为通过C有一 对称 面。像C这样，连有两个构造相同而构型不同的基团的手性碳原子，称为假手性碳原 子。Ⅲ和V均为内消旋体。 对于假手性碳原子构型的标记，与普通手性碳原子构型的标记有所不同，一般用 小写宁母r或s来表示。按照次序规则R>S,中的C为3,而V中的C为3s 5.1不含手性碳的化合物 互为镜像而又不能重叠的对映体中不一定只含手性碳原子，也可含手性硅、手性 15分钟 氯，甚全也可以含手性轴、手性面等。 丙二烯型化合物 在丙 二烯分子中 中间碳原子是即杂化，而两端的碳原子是s即杂化。所以，两 端碳原子与分别相连的两个氢原子处在两个互相垂直的平面内。 如果丙二烯两端碳原子分别连有两个不同的原子或基团，11,3二氯丙二烯，则 千存在一个手轴，有一对对体」 显然，若丙二烯两端 线原子中有 一个连有两个相同的原子或基团，则分子中存在 个对称面，无对映异构体 (2)蝶环化合物 与丙二稀型化合物相似，螺环化合物山于螺原子所在的两个环处于两个不同的平 面内，也可能存在对映异构，如2.6二甲基螺[3.3]庚烷是手性分子，有一对对映体： (3)联苯型化合物 66 二硝基联苯2,2二羧酸具有一对对映体： NO,NO COOH COOH COOH COOH 这一类手性分子是山于苯环的2,2”，6,6-上有体积较大的基团，使两苯环间的 单键的自山旋转受到阻碍而产生的。若同一苯环的2,6位上有两个相同取代基，则分 子中有对称面而无手性。 显然，准确判定手性分子的关键是分子中的对称中心及对称面问题($轴很少见)

泰山医学院 Taishan Medical University 省级精品课程申报 6 外消旋体的拆分 指导学生自学芳香烃 15分钟 5分钟