環(huán)烷烴的順反異構對映異構實用教案

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1、 環(huán)烷烴按碳原子數(shù)可分為環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷和環(huán)己烷等。環(huán)烷烴分子中碳原子是SP3雜化，碳環(huán)不可能在同一(tngy)平面上，判斷二取代環(huán)烷烴順反異構時，假定環(huán)中碳原子在同一(tngy)平面上，二個取代基在環(huán)平面同側叫順式，異側叫反式。第1頁/共49頁第一頁，共50頁。第2頁/共49頁第二頁，共50頁。對映異構（具有(jyu)手性特征的光學異構） 光學異構（對映異構）： 是立體異構的一種，分子的構造相同，但分子中原子的空間排列方式不同，當碳原子與四個不同的原子或基團相連時，就會有兩種不同的空間排列方式，即兩種構型異構體，稱為(chn wi)對映異構體（光學異構體）。對映異構體是兩個化合物。第3

2、頁/共49頁第三頁，共50頁。第4頁/共49頁第四頁，共50頁。 1 手性： 兩個物體互為鏡像，卻不能完全重合，這兩個物體就具有手性特征。如同人類的左右手關系，左右手互為鏡像，但卻不能完全重合。 在有機化合物中有一類化合物化學組成(z chn)和構造相同，但由于基團在空間伸展方向不同，造成兩個甚至更多的的化合物。 第5頁/共49頁第五頁，共50頁。 手性碳原子（不對稱碳原子）： 與四個不相同的原子或基團( j tun)相連的碳原子叫做手性碳原子（不對稱碳原子）。用C*表示。 手性分子（不對稱分子）：含有不對稱碳原子的分子叫做。 P第6頁/共49頁第六頁，共50頁。第7頁/共49頁第七頁，共50

3、頁。 手性化合物的光學(gungxu)特性第8頁/共49頁第八頁，共50頁。第9頁/共49頁第九頁，共50頁。第10頁/共49頁第十頁，共50頁。 必須清楚的幾個概念： 物質(zhì)是集合、宏觀概念，分子(fnz)是單體、微觀概念。 由一種構型的手性分子(fnz)組成的物質(zhì)有旋光性。 手性分子(fnz)組成的物質(zhì)不一定有旋光性第11頁/共49頁第十一頁，共50頁。 2手性和對稱性 判斷分子有無(yu w)手性的方法有： 用模型擺出分子構型和它的鏡像，若物象不重合，則為手性分子具有旋光性；若物象重合，則不是手性分子也不具有旋光性。 第12頁/共49頁第十二頁，共50頁。 分析分子中有無對稱元素。若分子中

4、沒有對稱面也沒有對稱中心，一般為手性分子，具有旋光性；否則為非手性分子。 1 對稱面（Plane of symmetry）：如果假想(jixing)一個平面將分子一分為二切開，兩部分互為鏡像，這個平面就成為該分子的對稱面，用表示。有對稱面的分子一定是非手性分子，沒有旋光性。 第13頁/共49頁第十三頁，共50頁。第14頁/共49頁第十四頁，共50頁。第15頁/共49頁第十五頁，共50頁。 2 對稱中心（center of symmetry）:假想(jixing)分子中有一個點，如果離中心相等距離遇到相同原子或原子團。該中心點就是該分子的對稱中心，用i表示。第16頁/共49頁第十六頁，共50頁。

5、 對稱分子 凡具有對稱面或?qū)ΨQ中心任一對成元素的分子就屬于對稱分子，沒有手性。 通常如果分子中只有一個原子(yunz)連接有四個不同的基團或原子(yunz)，該分子一定是手性分子，沒有對稱因素。連接四個不同基團或原子(yunz)的原子(yunz)稱為手性中心、一般是碳原子(yunz)，但也可以是N、P、Si As等。 第17頁/共49頁第十七頁，共50頁。 手性化合物的特點： 結構：鏡像與實物不重合。 內(nèi)能相同（左、右旋） 物理性質(zhì)與化學性質(zhì)在非手性環(huán)境中相同，在手性環(huán)境中有區(qū)別。 旋光能力(nngl)相同，但旋光方向相反。第18頁/共49頁第十八頁，共50頁。 3. 手性分子構型表示法 構型

6、是表示分子中原子或基團在空間的排列，手性分子構型就是表示手性碳原子相連的四個原子或基團在空間的排列。它的表示方法(fngf)有： 模型、透視式和Fisher投影式，三者是等價的。第19頁/共49頁第十九頁，共50頁。模型(mxng)：第20頁/共49頁第二十頁，共50頁。透視(tush)式：第21頁/共49頁第二十一頁，共50頁。 這是上邊模型對應的甘油醛的透視式。虛線表示與手性碳相連的原子在紙平面的后面，楔形線表示與手性碳相連的原子在紙平面的前面。透視式不便于表示含多個手性碳化合物的構型，普遍(pbin)使用的是Fisher投影式。第22頁/共49頁第二十二頁，共50頁。Fisher投影(t

7、uyng)式：第23頁/共49頁第二十三頁，共50頁。 規(guī)定：“橫前豎后”的立體構型概念，一定要記住。 即橫鍵伸向紙平面前方原則，豎鍵伸向紙平面后方原則，投影在紙平面上，得到(d do)的平面式叫Fisher投影式。橫豎兩條相互垂直的直線交點代表手性碳原子，位于紙面上。第24頁/共49頁第二十四頁，共50頁。第25頁/共49頁第二十五頁，共50頁。 通常：將主鏈放在豎鍵上，并且把命名時編號最小的碳原子寫在豎線上端。 應用(yngyng)Fisher投影式應注意： A、可以在把投影式紙面上轉180 不 能離開紙面翻轉180。 B、 不能在紙面上轉動90或270。第26頁/共49頁第二十六頁，共5

8、0頁。 在手性碳原子連接的四個原子或基團中，任選一個原子或基團，使它在投影式中的位置保持固定不動，然后順時針或反時針方向，依次調(diào)換其余三個原子或基團的位置，這樣(zhyng)得到的投影式，都表示同一構型。 第27頁/共49頁第二十七頁，共50頁。第28頁/共49頁第二十八頁，共50頁。 將一個投影式中手性碳原子(yunz)所連接的任意兩個原子(yunz)或基團，位置互相交換偶次，得到的投影式與原來投影式都表示同一構型。 第29頁/共49頁第二十九頁，共50頁。第30頁/共49頁第三十頁，共50頁。 與 表示同一構型。 通過上述方法，可以從若干個Fisher投影式式中，判斷那些(nxi)代表同一

9、構型化合物，那些(nxi)是不同的化合物。 4、 手性化合物的構型標記： D/L構型標記法(相對構型）：第31頁/共49頁第三十一頁，共50頁。 下面是甘油醛的一對對應體，一個使偏振(pin zhn)光偏振(pin zhn)面向右旋轉某個角度，是右旋體，用（+）表示；另一個是左旋體，用（-）表示。 第32頁/共49頁第三十二頁，共50頁。 注意： 構型和旋光方向是兩個不同的概念。 構型： 是分子中原子在空間的排列(pili)。 旋光方向：是旋光儀對手性化合物進行測定的結果。 （+）、（-）代表的是旋光方向，但不能代表哪一個構型，從旋光方向上無法判斷分子構型。 第33頁/共49頁第三十三頁，共5

10、0頁。 假定： 在Fisher投影式中，具有上述（）結構，羥基在手性碳的右邊(yu bian)的為D型甘油醛，具有（）結構，羥基在手性碳的左邊的為L型甘油醛 D型為拉丁文Dexter,右 L型為拉丁文Laevus,左第34頁/共49頁第三十四頁，共50頁。 這樣旋光方向和構型聯(lián)系起來，也即D-（+）甘油醛，它的對應體L-(-)-甘油醛。其他化合物的構型以甘油醛的構型為參照標準(biozhn)，在保持手性碳構型不變中，可由D型甘油醛轉化來的化合物就是D型， 可由L型甘油醛轉化來的化合物就是L型。第35頁/共49頁第三十五頁，共50頁。D-（+）甘油醛 D-（-）甘油酸 第36頁/共49頁第三十六

11、頁，共50頁。 與甘油醛相關聯(lián)的手性化合物都可用D/L來標記(bioj)。此種命名法主要對葡萄糖、氨基酸類化合物。適用范圍有限。 與甘油醛不相關聯(lián)的手性化合物就不可用D/L法來標記(bioj)只能用IUPAC規(guī)定的R/S法來標記(bioj)。第37頁/共49頁第三十七頁，共50頁。 R/S構型標記法(絕對）規(guī)定： A、首先按次序規(guī)則(guz)確定與手性碳原子連接的四個不同的原子或基團a,b,c,d的先后次序（排大?。゛bcd 表示“優(yōu)先于” B、將次序最小的基團遠離觀察者， 如 a b c為順時針方向，其構型為R型。如 a b c為反時針方向，其構型為S型。第38頁/共49頁第三十八頁，共50

12、頁。第39頁/共49頁第三十九頁，共50頁。第40頁/共49頁第四十頁，共50頁。第41頁/共49頁第四十一頁，共50頁。 Fisher投影式的R/S構型標記法(經(jīng)驗) 小上下，同I向；（最小基團d位于投影式的豎線上，而其余(qy)三個基團a b c為順時針方向即為R構型。） 小左右，反I向。（最小基團d位于投影式的橫線上，而其余(qy)三個基團a b c為順時針方向即為S構型。）第42頁/共49頁第四十二頁，共50頁。第43頁/共49頁第四十三頁，共50頁。 4、 含有一個手性碳原子的對映體 含有一個手性碳原子的分子一定(ydng)是手性分子，它有兩種構型，互為實物和鏡像的關系，一個是左旋體

13、，一個是右旋體，是一對對映體，都有旋光性。 外消旋體： 由等量的左旋體和右旋體組成的不旋光的混合物叫外消旋體。（+-）或(dl)表示。 外消旋體的特點:第44頁/共49頁第四十四頁，共50頁。 外消旋體性質(zhì)和左、右旋體相比，除旋光性不同，其他物理性質(zhì)、藥理性質(zhì)也有差異。 熔點(rngdin)（） 【】20D 左旋乳酸 26 -3.82 右旋乳酸 26 +3.82 外消旋體 18 0第45頁/共49頁第四十五頁，共50頁。 氯霉素 葡萄糖 麻黃素 左旋體療效(lioxio) 有 無 有 右旋體療效(lioxio) 無 有 無（干擾） 第46頁/共49頁第四十六頁，共50頁。第47頁/共49頁第四十七頁，共50頁。第48頁/共49頁第四十八頁，共50頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第49頁/共49頁第四十九頁，共50頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結環(huán)烷烴按碳原子數(shù)可分為環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷和環(huán)己烷等。環(huán)烷烴按碳原子數(shù)可分為環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷和環(huán)己烷等。手性碳原子（不對稱碳原子）：。該中心點就是(jish)該分子的對稱中心，用i表示。模型、透視式和Fisher投影式，三者是等價的。B、不能在紙面上轉動90或270。D-（-）甘油酸。4、含有一個手性碳原子的對映體。謝謝您的觀看第五十頁，共50頁。