第三章立体异构

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1、第三章第三章 立体化学立体化学Chapter 3 Stereochemistry讨论有机化合物的讨论有机化合物的立体结构立体结构。立体异构立体异构具有相同的原子组成，并采用相同具有相同的原子组成，并采用相同的键用相同的方式连接，但的键用相同的方式连接，但三维空间取向三维空间取向不同，不同，且不能互变。且不能互变。这些三维立体结构被称为这些三维立体结构被称为构型构型。Kinds of Isomerization(geometric isomers)一、光学活性与手性一、光学活性与手性 光学活性光学活性：使平面偏振光发生偏转的性质；：使平面偏振光发生偏转的性质；手性手性：物体不能与其镜像重合的性质

2、；：物体不能与其镜像重合的性质；光学活性与手性的关系是绝对对映的，光学活性的最终判据就光学活性与手性的关系是绝对对映的，光学活性的最终判据就是手性，此为是手性，此为充分必要条件充分必要条件；对映异构体对映异构体：对于每种具有光学活性的纯化合物，有且只有两：对于每种具有光学活性的纯化合物，有且只有两种异构体互为镜像。种异构体互为镜像。These things are all identical with their mirror images-achiralThese things are Not identical with their mirror images-chiral 对映体的性质：

3、对映体的性质： 对映异构体对映异构体使平面偏振光偏转使平面偏振光偏转的方向相反，但角度相同。右的方向相反，但角度相同。右旋物质使偏正光的振动方向向右旋转，通常用旋物质使偏正光的振动方向向右旋转，通常用 “d” 或或 “+” 表示；左旋物质使偏正光的振动方向向左旋转，通常用表示；左旋物质使偏正光的振动方向向左旋转，通常用 “l” 或或“-”表示。表示。 对映体的一般对映体的一般物理性质物理性质(熔点熔点,沸点沸点,相对密度相对密度.,以及光谱以及光谱)都都相同相同,只有对偏振光的作用不同。只有对偏振光的作用不同。 对映异构体与对映异构体与手性化合物手性化合物的反应速度不一样，与非手性化合的反应速

4、度不一样，与非手性化合物反应速度一样；物反应速度一样； 对映异构体在对映异构体在手性催化剂手性催化剂存在时与非手性分子的反应速度不存在时与非手性分子的反应速度不一样；一样； 对映异构体在对映异构体在手性溶剂手性溶剂中的溶解度不一样；中的溶解度不一样；对映体的生理活性差别对映体的生理活性差别外消旋体外消旋体：相同量的对映异构体组成的混合物。：相同量的对映异构体组成的混合物。没有没有光学活性光学活性；外消旋体与单个对映体的性质在气态、液态或溶液中外消旋体与单个对映体的性质在气态、液态或溶液中常常相同，但在固态时的性质，例如熔点、溶解度等常常常相同，但在固态时的性质，例如熔点、溶解度等常常并不相同。

5、常并不相同。 例如：外消旋酒石酸：例如：外消旋酒石酸：204oC，206g/L；单一对映；单一对映体：体：170oC，1390g/L拆分拆分：将外消旋混合物分离成两个光学活性的纯化合：将外消旋混合物分离成两个光学活性的纯化合物。物。WXG-4圆盘旋光仪圆盘旋光仪WZZ-1WZZ-1自动指示旋光仪自动指示旋光仪 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度 If an optically active compound rotates the plane of polarization clockwise, it is called dextrorotatory(右旋右旋 ), indicated by(+

6、). If an optically active compound rotates the plane of polarization counterclockwise, it is called levorotatory(左旋左旋), indicated by(-).Dextro and levo are Latin prefixes for “to the right” and “to the left,” respectively.direction of light propagationlightsourcenormallightplane-polarizedlightsample

7、 tubecontaining achiral compoundPlanepolarizedlightanalyzer polarizerviewer旋光仪的工作原理旋光仪的工作原理Specific rotation (比旋光度比旋光度)a：标尺盘转动的角度读数（即旋光度），用旋光仪测定；：光源的光波长；光源的波长一般用钠光的D 线.d：纯液体的密度（单位：g/cm3）；l： 旋光管的长度（单位：dm）；c：溶液的浓度（1.0 mL 溶液中所含样品的质量，g）；t： 测量时的温度（）。纯液体的比旋光度纯液体的比旋光度 a a =a a/（dl）溶液的比旋光度溶液的比旋光度= a a = a a

8、/（cl）tt Specific rotation is the number of degrees of rotation caused by a solution of 1.0 g of the compound per mL of solution in a sample tube 1.0 dm long at a specified temperature and wavelength.手性和分子对称性手性和分子对称性(1) Symmatric plane 对称面对称面A plane of symmetry bisects a molecule so that one half of

9、the molecule is the mirror image of the other half.(2). 对称轴对称轴Cn（symmetry axis）： 当分子以某一直线为轴旋转当分子以某一直线为轴旋转360/n时，与原时，与原来的分子重合，这条直线称为分子的来的分子重合，这条直线称为分子的n重对称轴重对称轴。 苯分子的六重对称轴苯分子的六重对称轴C6C2C2HHCCHClCClHHHCCHClCHCl有无对称轴有无对称轴不能作为不能作为判断分子是否具有手性的条件。判断分子是否具有手性的条件。 (3) Symmatric center 对称中心对称中心(a) Structural fo

10、rmulas A and B are drawn as mirror images.(b) The two mirror images are superposable by rotating form B 180 about an axis passing through the center of the molecule. The center of the molecule is a center of symmetry.手性的判断手性的判断非手性分子非手性分子：凡具有对称面、对称中心的分子；：凡具有对称面、对称中心的分子；手性分子手性分子：既没有对称面，又没有对称中心的分：既没有对称

11、面，又没有对称中心的分子，都不能与其镜象叠合，都是手性分子；对称轴子，都不能与其镜象叠合，都是手性分子；对称轴的有无对分子是否具有手性没有决定作用。的有无对分子是否具有手性没有决定作用。手性分子的一般判断：只要一个分子手性分子的一般判断：只要一个分子既没有对称既没有对称面面，又没有对称中心又没有对称中心，就可以初步判断它是手性分，就可以初步判断它是手性分子。子。有手性碳原子的化合物；有手性碳原子的化合物；有其他四价手性原子的化合物；有其他四价手性原子的化合物；有三价手性原子的化合物；有三价手性原子的化合物；合适取代的金刚烷；合适取代的金刚烷；旋转受限产生的不对称垂直平面；旋转受限产生的不对称垂