《对映异构重要知识》PPT课件.ppt

1,第四章 对映异构,立体化学(Stereochemistry) 以三维空间研究分子结构和性质的科学,P73,2,其表示方法有三种：,1、球棍式,2、立体透视式,3、Fischer平面投影式,四、手性碳的构型表示式与标记 （重点）,（一）构型表示,3,1、球棍式,CHO,H,CH2OH,OH,4,2、立体透视式,其中： C*及细实线表示在纸面上； 虚线表示在纸面后方； 楔形线表示在纸面前方。,粗实线表示在纸面前方， 虚线表示在纸面后方。,*,5,其交叉点为C*， 四端连有四个不同的原子或基因。 （一般：主碳链为竖线，编号小的基团写在上端。）,3、Fischer平面投影式（重点）,规定：,横线连结的两原子（团）伸向纸面前方，- 横前 竖线连结的两原子（团）伸向纸面后方。- 竖后,不能离开纸平面翻转180；也不能在纸平面上旋转90或270与原构型相比。 将投影式在纸平面上旋转180，仍为原构型。,COOH,CH3,H,OH,6,7,a,b,c,d,互换奇数次,互换偶数次,得其对映体,得到它本身,对于每1个C*来说,据此可判断两构型的关系。,Fischer 投影式与分子构型的关系,8,为同一构型,9,选定某一平面， 其他两基团一前一后,三种表示式间的相互转化：（重点）,（1）球棍式 立体透视式,10,（2）立体透视式 Fischer 平面投影式,11,例1：将下列表示式转化为Fischer式,*,1),1,2,3,4,1,2,3,4,12,*,2),1,2,4,3,13,*,3),14,例2：完成下列转化,转化成Fischer式。,*,*,*,*,转成重叠式,16,以甘油醛构型作为标准，以确定其他旋光化合物的构型。,（二）C*构型的标记法 D/L和 R/S,1、D/L法构型标记适用于糖、氨基酸,*,17,甘油醛存在一对对映体：,人为指定：,-OH在碳链右侧的构型叫D型 ，-OH在碳链 左侧的构型叫L型。,D-（+）-甘油醛 L-（-）-甘油醛,18,手性化合物的构型的确定：,在保持C*构型不变的过程中，可由D型甘油醛转化来的化合物的构型即为D型，可由L型甘油醛转化来的化合物的构型即为L型。,19,例如：,注 构型相同的化合物，其旋光方向不一定相同。 即：构型与旋光方向无必然联系。,D-（+）-甘油醛 D-（-）-甘油酸 D-（+）-异丝氨酸,20,2、R/S构型标记法（广泛使用的方法）, 次序规则： P43, 原子序数大的原子优先；对于同位素， 质量数大的优先；孤对电子最不优先。 IBrClSFONCDH :,（符号“”表示“优先于”）,21, 原子团中第一个原子序数大的优先： -OH-NH2-CH3, 如果基团第一个原子相同，则比较与 之相连的第二个原子，以次类推，直 到比较出何者优先。例：,-OCH3 -OH,22,-C（H、H、C）,-C（H、H、H）,-C（H、H、F）,-C（C、C、C）,23,-C(CH3)3 -CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH3 -CH2CH2CH3 -CH2CH3 -CH3 -H,常见烷基的“优先次序”：,思考：,-CH(CH3)2 -CH2CH2CH2CH3,24,-CH=CH2 相当于,COOH 相当于, 不饱和基团，可把重键分成单键，每个键合 原子重复一次或多次。,25,下列基团的优先次序为：,-COOH -CHO-CH2OH-CCH -CH=CH2-CH3,26,命名：,根据次序规则将C*上连的原子或基团按优先性排列成序。假定是abcd，则d是最不优先的原子或基团。,将最不优先的 d置于远离观察者的位置，再从a开始沿a b c的顺序画圈， 若是顺时针方向，称 C* 构型为 R 型； 若是逆时针方向，则 C* 构型为 S 型。,27,(R)-2-羟基丙酸,(S)-2-羟基丙酸,(S)-2-甲基-3-氯-戊烷,(R)-2-甲基-3-氯-戊烷,记住：横前，竖后！,29,从Fischer投影式来确定构型：,小上下，顺R反S； 小左右，顺S反R。,小上下,小左右,平面观察！,30,乳酸,存在一对 对映体,(+)乳酸15D = +3.82 肌肉,(-)乳酸15D = -3.82 发酵,五、含一个C*的开链化合物的对映异构,含1个C*的化合物，一定是手性分子, 具有旋光性，存在一对对映体。,31,(一) 对映异构体,构造相同,构型不同 ,互为镜像但不能重迭的异构体。,特点: tD 大小相同, 方向相反。,在非手性环境中，对映体的性质没有区别；,而在手性环境中，对映体的性质不同。,如：旋光性、与手性试剂反应或在手性催化剂催化下的反应速率等都不相同。生理活性有差别！,32,特点: 无旋光性;有固定的物理常数，外消旋体的物理 性质与对映体不同，但是化学性质基本相同。,例:,()乳酸 15D= +3.82 mp=53,()乳酸 15D= -3.82 mp=53,()乳酸 15D= 0 mp=18,(二)外消旋体,等量的右旋体和左旋体的混合物。一般用符号()或dl表示。,33,（一）含两个不相同的C*,六、含两个C*的开链化合物的旋光异构,例：,氯代苹果酸,有2个C*，对应于每一个C*，都存在两种构型 R和S。 所以，共有4种情况。,(2R,3R),(2S,3S),(2S,3R),(2R,3S),（）,（）,（）,（）,35,1非对映体,分子构造相同，构型不同，相互不是镜像的立体异构体。,特点：旋光度不同；物理、化学性质也不相同。,2光学异构体的数目,即 2n /2 对对映体。,光学异构体的数目 = 2n个（ n为不相同C*的数目 ）,36,若两相同基团位于主碳链,同侧赤式,两侧苏式,赤式,例:,3赤式和苏式（了解）,苏式,37,（二）含两个相同的C*,(2R，3R),(2S，3S),（）,（）,互为对映体,酒石酸（2，3-二羟基丁二酸）,38,(2R，3S),(2S，3R),（）和（）看似对映体，然而实际上代表的是 同一构型（二者可以重合）。,（）,（）,39,1内消旋体（meso-）,由于分子内含有相同的C*，使分子的旋光性互相抵消，而不具旋光性的化合物。（与外消旋体有本质不同）。,结论：,含有C*的分子，并不一定是手性分子。,40,思考题：,是否为内消旋体？,41,一对对映体,一个内消旋体,结论：,2、光学异构体（构型异构体）的数目,含n个C*的化合物，最多有2n个异构体,42,(三）含多个C*的化合物的构型的命名法,按上述规则，用R/S法对每个C*的构型命名，并用数字标明所标定的是哪个碳原子。,43,例1：命名下列化合物,（ 2S，3S）-2，3-二羟基丁二酸,44,例2：写出 HOOC-CHOH-CHCl-COOH 的所有光学异构体，并命名。,（ 2S，3S）,（ 2R，3R）,（ 2S，3R）,（ 2R，3S）,解题思路：,45,存在对映异构体的条件：,或,手性轴,七、 不含C*的化合物的光学异构体,a b and c d,比较：,与镜像无法重合，是手性分子,47,同理：,两个四元环是刚性的，所在平面 互相垂直有一根手性轴，存在一对对映体。,与镜像无法重合，是手性分子,48,2单键旋转受阻的联苯型化合物,存在对映异构体的条件：,2个苯环邻位上都有足够大的取代基，而且两个苯环对于通过中心单键而与苯环垂直的平面都是不对称的。,a b and c d,50,例如：判断下列化合物是否有旋光性,51,八、碳环化合物的旋光异构,有2个相同的C*，旋光异构体数目22 个，到底多少个？,环丙烷二甲酸,例：,52,1、顺反异构体,由于分子中存在着环状结构，与环相连的原子团的自由旋转受阻，导致不同的空间排布，由此而产生的立体异构体。,有两个或两个以上的环C原子各连有不同的原子（团）。,产生的条件：,53,例：,存在顺反