旋光性、旋光度、比旋光度的含義；含有手性碳原子化合物的對映異構(gòu)；對映異構(gòu)體構(gòu)型表示、確定和命名方法；不含手性碳原子化合物的立體異構(gòu)；對映異構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,手性分子的推斷;對映體和外消旋體,費歇爾投影式的書寫。第七章立體化學構(gòu)型異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)造異構(gòu)體(平面異構(gòu)體)

同分異構(gòu)體碳架異構(gòu)體官能團異構(gòu)體官能團位置異構(gòu)體互變異構(gòu)體順反異構(gòu)體對映異構(gòu)體(旋光異構(gòu))立體異構(gòu)體(原子的連接依次和方式不同)(原子在空間的排列方式不同):σ-單鍵的旋轉(zhuǎn)互變異構(gòu)：烯醇式與酮式順反異構(gòu)：構(gòu)象異構(gòu)：對映異構(gòu):兩分子互為實物和鏡像但不能重疊手性分子連接四個不同基團——不對稱C原子(手性C*)具有手性的分子叫手性分子(或者說:不能與其鏡象疊合的分子為手性分子)。對映異構(gòu)好比人的左手和右手的關(guān)系,左手和右手互為鏡像,它們不能重合。為此也把實物和鏡像不能重合的現(xiàn)象稱為手性(chirality)。Chiralmolecules7.1物質(zhì)的旋光性1、平面偏振光和旋光性一般光線通過Nicol棱鏡,它只允許與其晶軸平行的平面上振動的光線通過,即得到“平面偏振光”雙箭頭表示光可能的振動方向一般光:有多數(shù)個振動平面,振動平面與光的前進方向相垂直Nicol(尼克爾)棱鏡方解石晶體(碳酸鈣的一種特殊晶體)晶軸平面偏振光：只在一個平面上振動的光。Nicol棱鏡(偏振片)什么叫旋光性？一般光有多數(shù)個振動平面,振動平面與光的前進方向相垂直偏振光與棱鏡晶軸平行的振動平面晶軸abcd旋光度——不旋光物質(zhì)旋光性物質(zhì)光活性物質(zhì)旋光性:

能使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì);具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光物質(zhì)或光學活性物質(zhì)。旋光物質(zhì)的旋光方向左旋體(-)：使偏振光振動平面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)；右旋體(+)：使偏振光振動平面按順時針方向旋轉(zhuǎn)。2、旋光性怎樣測定?——旋光儀和比旋光度

一般光尼克爾棱鏡樣品管起偏鏡檢偏鏡視察目鏡光源起偏鏡盛液管檢偏鏡視察目鏡刻度盤不旋光物質(zhì)旋光儀工作原理示意圖旋光物質(zhì)亮暗亮旋光度①能夠體現(xiàn)物質(zhì)特性的是:比旋光度[]l:dmC:g·mL-1明確兩個問題[]25＝+2.6o(水)D例如:右旋乳酸—與濃度C有關(guān)—與長度l有關(guān)[]和溶液的濃度,樣品管的長度,溫度,光的波長都有關(guān)系7.2手性和對映體1、對映異構(gòu)體乳酸的左旋體和右旋體,互為鏡像但不能疊合。2、手性手性:物質(zhì)分子與自己的鏡像不能重合的性質(zhì)。手性碳原子:連有四個不同的基團的sp3雜化碳原子,或稱為不對稱碳原子。乳酸蘋果酸酒石酸***練習：找出下列化合物中的手性碳原子3、手性分子推斷(1)對稱面:一個平面能把分子分割成兩部分,一部分正好是另一部分的鏡像。

有對稱面的分子能和它的鏡像重合,沒有手性。(2)對稱中心:從分子中任何一個原子向中心引一條直線,再延長到對面等距的地方,總有一個相同的原子。有對稱中心的分子能和它的鏡像重合,沒有手性。交替對稱軸（旋轉(zhuǎn)反映軸）手性分子:在結(jié)構(gòu)上無對稱面,或無對稱中心，或無四重交替對稱軸。(3)對稱軸:7.3含有一個手性碳原子的化合物1、對映異構(gòu)體的特點對映異構(gòu)體都有旋光性,其中一個是左旋的,一個是右旋的。所以對映異構(gòu)體又稱為旋光異構(gòu)體。①對映異構(gòu)體的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)相同,難以用化學方法區(qū)分。②對映異構(gòu)體的比旋光度相同,方向相反。③對映異構(gòu)體的生理作用往往不同。

④

等量的對映異構(gòu)體混合得到外消旋體,用“±”表示。

外消旋體的旋光性抵消,表現(xiàn)為無旋光性。對映異構(gòu)體的特點:2、對映體的構(gòu)型式對映體的構(gòu)造式相同,但空間的排列方式(構(gòu)型)不同,所以須要用構(gòu)型式來表示。1)楔形透視式

乳酸2)費歇爾(Fischer)投影式①手性碳位于紙平面上,用橫豎線的交叉點表示;②以橫線相連的原子或基團在紙面前方,以豎線相連的原子或基團在紙面后方;即“橫前豎后”③碳鏈豎放,編號小的碳在上。

費歇爾(Fischer)投影式書寫的原則：留意:投影式是用平面式來代表空間的立體結(jié)構(gòu)．不能隨意翻轉(zhuǎn).Fischer式書寫留意事項：①將Fischer式在紙面上平移或旋轉(zhuǎn)180o(90o的偶數(shù)倍)，構(gòu)型不變；旋轉(zhuǎn)270o(90o的奇數(shù)次)構(gòu)型為對映體。旋轉(zhuǎn)180o實物圖(球棍模型或透視圖)是可隨意轉(zhuǎn)動的!費歇爾(Fischer)投影式不能離開紙面翻轉(zhuǎn)!翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)實物圖(球棍模型或透視圖)可隨意翻轉(zhuǎn)!互為鏡像離開紙面翻轉(zhuǎn)180o,得到對映體②對調(diào)兩個基團,對調(diào)偶數(shù)次構(gòu)型不變;對調(diào)

奇數(shù)次為原構(gòu)型的對映體。

③固定隨意一個基團不動,依此輪換其余三個基團的位置,構(gòu)型不變。1次2次3、對映體的命名1)

D/L命名法(相對構(gòu)型)：在1951年前,由于缺乏試驗方法測得對映體的真正構(gòu)型,人們實行人為規(guī)定的方法,選用含有手性碳原子的甘油醛作為標準,規(guī)定:羥基在手性碳原子的右邊,用D表示,羥基在手性碳原子的左邊,L表示。

D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛+、-表示旋光性注:D、L與左右旋(+、-)無關(guān),D、L表示相對構(gòu)型;而左、右旋要通過旋光儀測定。以甘油醛為基礎(chǔ)，通過化學方法合成其它化合物，假如與手性原子相連的鍵沒有斷裂，則仍保持甘油醛的原有構(gòu)型。例D-(+)-甘油醛D-(-)-乳酸HO左右旋(+、-)已變更!2)R/S命名法(確定構(gòu)型)：R/S法是1970年接受的系統(tǒng)命名法。它是通過化合物的真實構(gòu)型。該法須要用到“次序規(guī)則”。將與手性碳相連的四個基團按次序規(guī)則排列：R型S型依據(jù)次序規(guī)則中次序最小的基團(d)放在視察者最遠處,其它3個基團a、b、c指向視察者。a＞b＞c＞d方向盤定則——順時針,R;逆時針,S!留意：無論是D,L還是R,S標記方法,都不能通過其標記的構(gòu)型來推斷旋光方向。因為旋光方向使化合物的固有性質(zhì),而對化合物的構(gòu)型標記只是人為的規(guī)定。目前從一個化合物的構(gòu)型還無法精確地推斷其旋光方向,還是依靠測定。A)楔形透視式確定構(gòu)型：(S)-2-羥基丙酸

R型S型R型基團優(yōu)先依次：-OH>-COOH>-CH3>-H當遠離最小基團視察不便時,則順其視察其他三個基團的平面,規(guī)則與前相反(順時針為S;逆時針為R).B)

Fischer投影式確定構(gòu)型：規(guī)則:當按次序規(guī)則最小基團d位于豎鍵時,a>b>c為順時針者,其構(gòu)型為R

型;a>b>c為逆時針者,其構(gòu)型為S型;最小的基團d位于費歇爾式的橫線,則反之。(S)(S)R型R型基團兩兩交換偶數(shù)次構(gòu)型不變!當最小基團處在左方或右方(即處于橫線的位置)時:當a,b,c為順時針時,為S構(gòu)型;當a,b,c為逆時針時,為R構(gòu)型。

(R)-甘油醛S型R型S型與手性碳相連的四個基團次序:a＞b＞c＞d(S)-2-氯丁烷SRS2S,3S1234

C.透視圖轉(zhuǎn)化為Fischer投影式方法:將紙面上豎直向上的基團和伸向紙面后方的基團寫在Fischer投影式的豎線上,上下關(guān)系不變;COOHHHOCH3其余兩個基團寫在橫線上,左右關(guān)系不變。S型R型CH3HOCOOHHOHCHOHCH2OHHCHOHOCH2OH

旋光性化合物的完整系統(tǒng)命名

——

構(gòu)型、旋光方向、名稱假如不知道旋光方向，只需指出構(gòu)型(R)-(+)-2,3-二羥基丙醛(S)-(-)-2,3-二羥基丙醛(R)-2,3-二羥基丙醛(S)-2,3-二羥基丙醛練習：指出下列化合物的Ｒ或Ｓ構(gòu)型RSRSRRRSNewman式與Fischer式間的轉(zhuǎn)化HOHHHOCH2OHCHO**步驟:a.寫出重疊式構(gòu)象,豎線向下重疊式構(gòu)象CH2OHHOOHCHOHH步驟

b.豎線上的基團寫在Fischer投影式的豎線上,后面C原子上的基團寫在上方,前面C原子上的基團寫在下方。C.從Newman投影式中,視察每個碳原子上另兩個基團的左右位置,即為它們在Fischer投影式中的左右位置。**Newman式與Fischer式間的轉(zhuǎn)化(續(xù))7.4含有兩個手性碳原子的化合物**RRSSSRRS非對映體等量混合組成外消旋體等量混和組成外消旋體對映體對映體2-羥基-3-氯丁二酸4321不是鏡像關(guān)系的旋光異構(gòu)稱為非對映異構(gòu),非對映體具有不同的旋光實力,不同的物理性質(zhì)和不同的化學性質(zhì)**RRSSRS對映體非對映體等量混合組成外消旋體內(nèi)消旋體酒石酸留意,外消旋體與內(nèi)消旋體都沒有旋光性,但它們有本質(zhì)的不同:外消旋體是等量左旋體和右旋體的混合物,可拆分;內(nèi)消旋體是分子內(nèi)有對稱面的單一化合物,不行拆分。含有手性碳原子的分子是否確定是手性分子？不確定!**==含有一個手性碳原子的化合物,確定是手性分子。把分子內(nèi)含有平面對稱性因素的沒有旋光性的立體異構(gòu)體稱為內(nèi)消旋體(meso).7.5