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欢迎再次光临 新课马上开始. 第五章 旋 光 异 构 ( 对映异构 ). 题解 : 旋光异构是研究分子空间立体异构的一种,前述的构象、顺反异构也是立体异构的不同形式。它们同属立体化学的范畴。. 主要内容. 一、旋光性及有关概念 二、分子的对称性、手性与旋光性 三、含一个 C* 化合物构型 四、含两个不同 C* 化合物的构型 五、含两个相同 C* 化合物的构型 六、不含 C* 化合物的旋光异构 七、环状化合物的立体异构 八、旋光异构体的性质、不对称合成等(阅读). 一、旋光活性及有关概念. 1. 偏振光 ( plane-polarized light ).
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欢迎再次光临 新课马上开始
第五章 旋 光 异 构 (对映异构) 题解:旋光异构是研究分子空间立体异构的一种,前述的构象、顺反异构也是立体异构的不同形式。它们同属立体化学的范畴。
主要内容 一、旋光性及有关概念 二、分子的对称性、手性与旋光性 三、含一个C*化合物构型 四、含两个不同C*化合物的构型 五、含两个相同C*化合物的构型 六、不含C*化合物的旋光异构 七、环状化合物的立体异构 八、旋光异构体的性质、不对称合成等(阅读)
一、旋光活性及有关概念 1. 偏振光( plane-polarized light ) —— 普通光在通过尼克尔棱镜后形成的只在一个 方向传播的平面光
2 . 旋光活性( optical activity ) —— 物质能使偏振光发生偏转的性质。
3. 右旋和左旋( dextrorotatory and levorotatory ) ——使偏振光振动平面向右旋转称右旋,“ + ” —— 使偏振光振动平面向左旋转称左旋,“ - ” 4. 旋光度(observed rotation) —— 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度, 用“α”表示 5. 旋光仪和比旋光度 旋光仪(polarimeter)
比旋光度(specific rotation) —— 在一定温度和波长(通常为钠光灯,波长为589 nm)条件下,样品管长度为1dm,样品浓度为1g•ml-1时测得的旋光度。是一物理常数 λ---光源波长.当为钠光源,波长为589nm,记作 D. T ---测定温度,单位为℃ a ---实测的旋光度; ρ --- 为样品的浓度,单位为g•ml-1。 l --- 样品管的长度,单位为dm;
二、分子的对称性、手性与旋光性 为什么乳酸、酒石酸能使光线偏转? 这与分子结构有关! 进一步研究表明:对称性分子无旋光性,不对称性分子有旋光性。 1、分子的对称性
对称性和对称因素 1) 对称面σ 2) 对称中心 i 3) 对称轴 Cn
对称面σ —— 某一平面将分子分为两半,就象一面镜子, 实物(一半)与镜象(另一半)彼此可以重叠, 则该平面是对称面。
对称中心 i ——分子中有一中心点,通过该点 所画的直线都以 等距离达到相同的基团,则该中心点是对称中心。
对称轴Cn ——这种轴是通过物体或分子的一条直线,以这条 直线为轴旋转一定的角度,得到的物体或分子的形 象和原来的形象完全相同,这种轴称为对称轴。n指 绕轴一周,有n个形象与原形象相同。
请分析甲烷分子的对称因素 六个对称面 4个C3对称轴
实际上,对于链状化合物主要看有无对称面即可。实际上,对于链状化合物主要看有无对称面即可。
当甲烷上的三个H分别被-COOH、-CH3、-OH取代时,就是乳酸。如下图:当甲烷上的三个H分别被-COOH、-CH3、-OH取代时,就是乳酸。如下图: 在这个结构里,我们找不到对称因素,把这个分子称手性分子。
2、分子的手性 手性即为不对称性。具有手性的分子(或物质)必然能找到一对实物与镜像关系的异构体,就象人的手。我们把这种实物与镜像不能重叠的特点叫做手性。
人们在考察链状化合物的手性时发现,手性分子都存在一个连接4个不同原子或基团的C原子,故把这个C原子称作手性C原子,记作C*。如:人们在考察链状化合物的手性时发现,手性分子都存在一个连接4个不同原子或基团的C原子,故把这个C原子称作手性C原子,记作C*。如:
三、含一个C*化合物构型 上述化合物都含有一个C*原子,是不对称分子,应该有实物与镜像关系的两种结构,为什么是两种不同的结构?如何表示它们的构型? 1、为什么是两种不同的结构
概念: 对映异构体:象a,b这样,互为镜像关系的一对异构体。其中a称左旋体,b称右旋体。 外消旋体:等量的左旋体和右旋体组成,旋光度为0的体系。 2、构型表示法 第一步:排秩序规则。OH>COOH>CH3>H 第二步: 把最小基团(H)看成顶点,从其对面观察其它三个基团按秩序规则由大到小的走向,顺时针记作R型;反时针记作S型。
但Ⅲ和Ⅳ由于分子内存在一个对称面,是非手性分子,无旋光活性,实为一种结构。象这样,由于两个相同的C*原子上,一个是R型,一个是S型,相互抵消了,不显示旋光活性的化合物,叫内消旋体。
另外,Ⅰ和Ⅱ是一对对映异构体。 链状化合物旋光异构总结: (1)含一个C*原子者,有两个异构体,是一对对映异构体。 (2)含两个不同C*者,有四个异构体,其中有两对对映异构体。 (3)含两个相同C*者,有三个异构体,一对对映异构体,一个内消旋体。 (4)含n个不同C*者,有2n个异构体。
六、不含C*化合物的旋光异构 分子产生手性的根本原因是不对称性,手性C*只是其中之一,无手性C*的分子者,只要是不对称者,也会产生手性,也有对映异构体。 1、单键受阻的联苯类
2、丙二烯型化合物 由于C2是SP杂化,使得C1和C3上的两个基团必然不能其面,当两端分别连接不同的原子或基团时,就有手性,会产生异构体。
七、环状化合物的立体异构 1、环状化合物的C* 环状化合物的C*很复杂,会随着环大小、取代基多少、位置、有无双键信双键位置而变化。
2、立体异构 既要考虑顺、反异构,又要考虑对映异构情况。
八、旋光异构体的性质: 1、物理性质相同,但旋光方向相反,比旋光度相等。 2、化学性质有区别,对旋光性溶剂及手性试剂反应速度不同。 3、对生物体的作用不同。
九、分子的前手性和前手性C* 前手性的概念在生化中非常重要的,因为生物体内的反应大多是受酶的催化,而酶是有手性,它能识别前手性基团,生成某一种构型的化合物,所以,酶的催化反应有立体专一性。
十、不对称合成,立体选择反应与 立体专一反应(阅读)十一、外消旋体的拆分(阅读) 本章小结 1、了解同分异构的种类。(见下表) 2、了解旋光现象产生的原因及有关概念。掌握分子的对称性、手性及旋光性之间的关系。
同分异构现象 碳链异构 官能团异构 位置异构 互变异构(以后讲) 构造异构 同分异构 顺反异构 对映异构 构型异构 立体异构 构象异构
3、掌握一个C*、两个不同C*及两个相同C*化合物的立体异构,并熟练运用Fischer投影式判定构型。(重点)3、掌握一个C*、两个不同C*及两个相同C*化合物的立体异构,并熟练运用Fischer投影式判定构型。(重点) 4、掌握环化合物的C*及立体异构的判定。 5、了解不含C*化合物的立体异构情况。 6、主要概念:旋光活性、手性、手性碳原子、比旋光度、内消旋体、外消旋体、对映构体。 作业 课本P94—95, 第5.4 5.5 5.7 5.8 5.10题.