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个对映异构体和2
UIUC 第四章 对映异构 本章课程要求 同分异构的分类 立体异构 几何异构:共价键旋转受阻而产生 构象异构:因单键旋转而产生的立异 对映异构:分子中手性因素而产生 §4.1 对映异构基本概念 一、平面偏振光和旋光性 光波是电磁波,它的振动方向与其前进方向垂直. 偏振光 旋光性 使偏振光偏振面旋转的能力 旋光度 :使偏振光偏振面旋转的角度 旋光方向:右旋, +; 左旋, - 比旋光度 三、 对映异构现象与分子结构的关系 1、不对称碳、手性碳、手性分子 不对称碳:饱和碳原子上连有互不相同的四个原子或原子团,用*表示。 手性:如果物质的分子和它的镜像不能重合,和我们的左右手相像,那么把物质的这种特征称为手性。 手性分子:具有手性的分子。 标出手性碳(Chiral Carbon) 对映体 3、手性和对称因素 微观分子也像许多宏观物体一样,具有对称性,存在对称因素。如“足球分子” C60:含20个正六边形和12个正五边形 C60 分子的手性(而不是手性碳)是其具有旋光性和对映异构现象的充分必要条件 要从分子模型判断分子手性,虽然直观,但很麻烦。因而从微观分子的对称性入手。 1) 对称面 思考题 2) 对称中心 3)对称轴(Cn) 正n边形有n重对称轴 §4.2 构型的R、S命名 1955年,Cahn-Ingold-Prelog,提出次序规则。按照次序规则确定手性碳原子所连四个基团的优先次序,假定为①②③④ , 如果除最小(优先次序排在最后)的基团外,从最小基团的对面观察,其它三个基团按顺时针排列的为R型,逆时针排列的为S型。 基团优先顺序 单原子取代基按原子序数大小,原子序数大较优基团;同位素质量数大优先; 多原子取代基第一个原子相同,依次比较与其相连的其它原子; 含参键、双键的基团,假设双键碳分别与2个碳相连。 实例(1) 实例(2) 实例(3) 实例(4) 构型标定实例 1,2-二取代环丙烷 §4.3 含手性碳原子化合物的对映异构 Fischer投影式的画法及其含义 把横向的基团朝外,竖向的朝里。 编号小的基团(主要官能团)朝上。 用光对准分子模型垂直纸面照射,手性碳用十字交差点表示。 Fischer投影式的转换规则(一) 不能离开纸面翻转; 翻转180。,变成其对映体。 Fischer投影式的转换规则(二) Fischer投影式的转换规则(三) 举例(对照模型) 二、含1个手性碳原子(有1对对映体) 1、对映体 2.对映体与外消旋体 三、含两个手性碳原子化合物 1、含两个不同手性碳原子的化合物 对映异构类型 非对映体 例 2、含两个相同手性碳原子的化合物 内消旋体 分子内部形成对映两半的化合物,有平面对称因素 内消旋体无光学活性,不可拆分 例 内消旋体与外消旋体的异同 思考题 §4.4 不含手性碳原子化合物的对映异构 例 例 二. 阻转型化合物 1、联苯型化合物 例 2、 螺环化合物 3、 把型(柄型)化合物 例 三、含杂原子化合物的对映异构 立体异构体的数目规律 光学异构体数 2n 一个含n个相同手性碳原子的直链化合物: 当n为偶数时,存在2(n-1)个对映异构体和2(n/2)-1个内消旋体; 当n为奇数时,存在2n-1个立体异构体,其中有 2(n-1)/2内消旋体。 §4.5 亲电加成反应的立体化学 一、实验结果 二、加成反应立体化学解释 如何写烯烃加成产物的构型? 反应物烯烃是平面构型 ; 根据历程,把试剂分成两部分从(双键平面)一侧或反面进攻; 正确写出Fischer投影式. 应用 应用 应用 §4.6 外消旋体的拆分 例 二、酶解法 五、不对称合成法 三、光学纯度与对映体过量百分率 外消旋体 内消旋体 外消旋体 外消旋体 (1) (2) 内消旋体 外消旋体 外消旋体 一、化学法 三、晶种法 四、柱层析法 具有光活性的吸附剂 对映体 非对映的吸附物 (吸附强度不同) + 拆分 R S (2S,3R)-2,3-二氯丁烷 (2R,3R)-2,3-二氯丁烷 (2S,3S)-2,3-二氯戊烷 对映体 内消旋体 Fischer式 一、构型的表示方法 Fischer投影式 “横外竖里”或“拥抱式” 在纸面上转动90。 (180 。) ,变成其对映体 (构型不变)。 保持1个基团固定,而把其它三个基团顺时针或逆时针地调换位置,构型不变。 任意两个基团调换偶数(奇数)次,构型不变(改变)。 等量一对对映体的混合物 对映体——互为物体与镜象关系的立体异构体 含有一个手性碳原子的化合物一定是手性分子,含有两种不同的构型,是互为物体与镜象关系的立体异构体,称为对映异构体(简称为对映体)
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