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《立体化学》课件

《立体化学》课件

化学是研究物质的组成、性质和变化的科 学领域。
了解原子、分子、元素、化合物等基础概 念,以及化学反应和化学方程式的表示方 法。
立体化学的基本原理
1 空间取向
探讨原子和键在空间中 的相互关系,以及分子 空间构型的影响。
2 手性性质
3 立体异构体
认识手性分子和对映体, 以及手性的重要性。
了解不同类型的立体异 构体,如构象异构体和 对映异构体,并研究它 们的性质和特点。
《立体化学》PPT课件
欢迎来到《立体化学》PPT课件!在本课程中,我们将从化学的基础概念开 始,探讨立体化学的基本原理,并深入研究分子结构、手性分子、立体异构 体以及立体对反应机理的影响。最后,我们还将探讨立体化学在药物设计和 天然产物 基础概念
以及它们在化学反应中的影响。
3
构象异构体
分析构象异构体的形成原理和常见示 例,如顺式和反式异构体。
光学异构体
讨论光学异构体的旋光性质,包括D和L-系列化合物。
反应机理中的立体影响
反应路径
探究反应路径中立体构型对反应速率和产物选择 性的影响。
过渡态理论
了解过渡态理论以及过渡态的构象和立体要求。
应用:药物设计和天然产物的活性成分
药物设计
介绍立体化学在药物设计中的重要性,以及 立体异构体对药效的影响。
天然产物
研究天然产物中的活性成分,如碳水化合物 和天然产物的手性性质。
分子结构和键的构型
分子结构
探索分子的结构和形状,以及化学键的构型和键 长。
球棍模型
使用球棍模型来可视化分子结构和化学键的空间 排列。
手性分子和对映体
手性分子
解释什么是手性分子,以及手性分子的定义和性质。

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第四章 立体化学
第一节 同分异构分类
碳链异构
同分异构构造异构官位能置团异异构构
立体异构构 构型 象异 异构 构
构型异构
几何异构
旋光异构
对映体
非对映体
第二节 物质的旋光性
一、平面偏振光
振动方向
单色光
传播方向
偏振光 方解石
(Nicol prism)
二、旋光性与比旋光度
物质
右旋
平面偏振光
左旋
比旋光度的定义:
例如:
CHO
HO
H
COOH
HgO
HO
H
COOH
HNO2
HO
H
CH2OH L-(-) -甘油醛
COOH
HO
H
CH2OH L-(+) -甘油酸
COOH
[H]
HO
H
CH2NH2 L-(-) -异丝 氨酸
NOBr
CH3 L-(+)- 乳 酸
CH2Br L-(+)- -溴乳 酸
二、绝对构型(1970)
1、R/S 构型系统命名法:
例:
CH3
H
CH2Cl
C2H5
优 先次序 -CH2Cl>-C2H5>-CH3>-H
排 序:顺时针 (R) 真 实构型:反原向 (S)-2-甲 基-1-氯丁烷
例:
H
C H 2=C H C H 2
C H 2C l
CH3
-C H 2C l> C H 2= C H -C H 2-> -C H 3> -H 逆 时 针 ; "小 "在 上 下 同 原 向 ( S ) -4-甲 基 -5-氯 -1-戊 烯

【有机化学】第三章立体结构化学【课件PPT】

【有机化学】第三章立体结构化学【课件PPT】
H
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象,确定哪个 为右旋、哪个为左旋,不能由分子的结构式确 定,只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法:
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较,与D-甘油 醛构型相似称为D-型,L-甘油醛构型相似则称为L-型。

手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2* 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳? 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子!
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子. 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如:乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋

15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋

15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似,成环σ键不能 自由绕键轴旋转,当环上有两个或更多的取代基时, 就会有顺反异构产生;若环上有手性碳原子时,还会 产生对映异构体。

高等有机化学课件3-第三章 立体化学

高等有机化学课件3-第三章 立体化学
联苯类化合物
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面(能同镜影分子重选),非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构: 顺反异构: H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构:
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构: H
H COOH OH OH CH3
L-(+)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构:
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B(C和D)为对映异构体,A和C或者D(B和 C或者D)为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质(除了对偏 振光和手性环境),然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体(n =分子中手性中心数),但有时分子内存 在着对称面,这时异构体数减少。
今有两试管分别置入(-)乳酸和(+)乳酸,我 们如何知道它们的构型?

高等有机第三章立体化学ppt课件

高等有机第三章立体化学ppt课件
手性辅剂的去除
在合成完成后,通过化学或物理方法将手性辅剂从目标化合物中去除 。
不对称催化合成策略
1 2
不对称催化剂的设计
针对目标反应设计具有手性识别能力的不对称催 化剂。
不对称催化反应的实现
在不对称催化剂的作用下,使反应底物形成特定 的立体构型,实现不对称合成。
3
不对称催化剂的回收与再利用
通过特定的方法将不对称催化剂从反应体系中分 离出来,实现催化剂的回收与再利用。
通过旋转晶体收集衍射数据,并利用计算机程序进行数据 处理和结构解析。
结构解析与精修
利用直接法、帕特森函数等方法解析晶体结构,并通过最 小二乘法进行结构精修。
核磁共振波谱在确定结构中应用
核磁共振原理
利用核自旋磁矩在外磁 场中发生能级分裂,通 过射频脉冲激发核自旋 跃迁,产生核磁共振信 号。
数据收集与处理

拉曼光谱原理
利用光与分子相互作用产生的 拉曼散射光谱进行分析。
数据收集与处理
通过红外光谱仪或拉曼光谱仪 收集光谱数据,并利用计算机 程序进行数据处理和谱图分析 。
结构解析与验证
根据特征峰位、峰强等参数推 断分子结构中的官能团和化学 键信息,并通过与其他实验数
据相互验证。
其他实验方法及技术
圆二色光谱
小分子的代谢与排泄
生物活性小分子在体内的代谢和排泄过程中,可能会因立体构型的改变而影响其生物活 性和药代动力学性质。
06
实验方法及技术在立体化学研究 中应用
X射线晶体衍射技术在确定结构中应用
X射线晶体衍射原理
利用X射线与晶体中原子间距离相互作用产生衍射现象, 通过分析衍射图谱确定晶体结构。
数据收集与处理
药物在体内的代谢过程中,可能会因立体构型的改变而影响其生物活性

有机化学第三章立体化学详解演示文稿

有机化学第三章立体化学详解演示文稿

缩短一个C接到相应缩短后的碳链上:
C C C C C C 2 C C C C C C3
C
C
C CCCC 9
CC
CCCC 同4
CCC
缩短二个C接到相应缩短后的碳链上:
C
C C C C 同3
CCC
C C C C C4 C C C C C 5C C C C C 6
CC
CC
C
C C C C 同4 CCC
C
C C C C C8
E标记。在命名时,将Z,E放到括弧中,写在名称前面。
H
CH3
CC
C2H5
Cl
(Z)-2-氯-2-戊烯
H
Cl
CC
C2H5
CH3
(E)-2-氯-2-戊烯
第9页,共63页。
分子中有一个以上双键时,分别判断每个双键是Z还是E, 命名时低位号者写在前,高位号者写在后,中间用逗号隔 开,放到括弧中,写在名称之前。
为同一化合物
CH3 HO 2 H
H 3 OH
C2H5 I
OH
H2
CH3

HO 3
C2H5
H
II
用基团交换法(C2和C3都要交换)
CH3 HO 2 H
H 3 OH
C2 CH3与OH 交换 1 次
OH
2
H3C
H
H 3 OH
C2 CH3与H 交换 2 次
C2H5 I
C2H5 I 的非对映异构体
(接下页)
如:-CH2CH3 > -CH3 -CH2Cl > -CH2F
-CH2OCH3 > -CH2OH -CH(CH3)2 > -CH2CH(CH3)2

有机化学立体化学PPT课件

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官能团对分子极性和溶解性的影响
03
官能团的电性和极性会影响分子的极性和溶解性,从而影响分
子在溶液中的行为。
官能团间相互作用和转化规律
官能团间的相互作用
不同官能团之间可能存在相互作用,如共轭效应、诱导效应 等,这些相互作用会影响分子的性质和反应。
官能团的转化规律
在一定条件下,官能团可以发生转化,如醇氧化成醛、醛还 原成醇等,这些转化规律是有机化学中的重要内容。
不对称烷基化反应
通过手性辅剂或催化剂的作用,实现烷基化反应的不对称诱导, 生成具有手性中心的产物。
不对称氧化反应
利用手性氧化剂或催化剂对底物进行不对称氧化,生成具有手性 中心的产物。
立体选择性反应在药物合成中应用
手性药物合成
手性药物具有特定的生理活性和药效,其合成过程中常涉及立体选择性反应。例如,通过 不对称催化氢化合成治疗心血管疾病的L-多巴等手性药物。
异构体间相互转化机理
包括化学键的断裂和形成、原子或基团的迁移等过程。
异构体间相互转化实例
如顺反异构体之间可以通过光照或加热等条件进行相互转 化;对映异构体之间可以通过手性试剂进行拆分或外消旋 化等过程进行相互转化。
05 立体选择性反应 原理及应用
立体选择性反应概念及分类
立体选择性反应定义
指在一定条件下,反应物分子中某一特定立体构型的原子或基团优先发生反应,生成具有特定立体构型的产物的 化学反应。
碳-碳单键旋转自由度受限情况
碳-碳单键 旋转自由度受限,导致有机分子具有特定构象。
环状化合物中碳原子构型判断
环状化合物中碳原子构型判断方法
通过比较环上相邻碳原子的相对构型,可以确定整个环状化合物的立体构型。
环状化合物中碳原子构型与性质关系

高等有机化学第三章立体化学

高等有机化学第三章立体化学
高等有机化学第三章立体化学
contents
目录
• 立体化学基本概念 • 碳原子立体化学 • 手性分子结构与性质 • 立体化学在有机合成中应用 • 立体化学在药物设计中的应用 • 实验方法与技巧
01
立体化学基本概念
立体异构现象
立体异构体
分子式相同,但空间排列不同的化合 物,具有不同的物理和化学性质。
碳原子手性判断
对称面与对称中心
若一个分子中存在一个对称面或对称中心,则该分子不具有旋光性。对称面是指能将分子分为两个互为镜像的部 分的平面;对称中心是指能将分子中任意一点与另一点重合的点。
潜手性与非对映异构体
潜手性是指分子中某些基团可以围绕单键旋转而产生手性的现象。非对映异构体是指具有相同分子式、不同结构 且不能通过旋转操作相互转化的立体异构体。
感谢观看

化学性质差异
手性分子在化学反应中可能表 现出不同的反应速率和选择性

生物活性差异
许多生物活性物质都是手性的 ,其生物活性与手性密切相关 ,不同手性分子的生物活性可
能存在显著差异。
手性识别与拆分方法
手性识别
通过对手性分子的结构和性质进行分析,确定其手性特征。常见的方法包括X射线晶体学、圆二色光 谱、核磁共振等。
构型与构象
构型
分子中原子或基团在空间中的相 对位置关系,是固定的空间排列

构象
由于单键旋转而产生的不同空间排 列,是动态的空间排列。
构型与构象的关系
构型是构象的基础,构象是构型的 动态表现。不同的构型可能产生不 同的构象,而同一构型也可能产生 多种不同的构象。
02
碳原子立体化学
碳原子杂化类型
sp杂化
03
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有机化合物异构现象的关系:
碳架异构 CH3CH2CH2CH3
丁烷
构造异构
官能团位置 异构
CH3CH2CH3
OH
异丙醇
CH3CH2CH2OH
丙醇
官能团异构
CH3OCH3
甲醚
CH3CH2OH
乙醇
互变异构
CH2=CHOH
乙烯醇
CH3CHO
乙醛
顺反异构 HOOCCH=CHCOOH
构型异构
立体异构
HO
对映异构 C
CH2 Cl > CH2 OH > CH2 NH2
3. 对于含有双键或叁键的原子,可看成连有两个 或三个相同的原子。
C=Y
CY (Y) (C)
Y为C、O、N等常见原子,是几重键就相当于连几 个相同的原子。
H (C) CH CH2 相当于 C C H
(C) H
H(C) H(C)
相当于 (C)
H
( C)
顺-丁烯二酸 反-丁烯二酸
第四节 对映异构
(一)物质的旋光性
平面偏振光
光是一种电磁波,它振动着前进,振动方向垂 直于前进方向。普通光在所有可能的平面上振动。
如果使单色光通过Nicol棱镜,只有同棱镜晶轴平 行的平面上振动的光线才可以通过棱镜,因此通过这种 棱镜的光线就只在一个平面上振动,这种光就是平面偏 振光。
(反,反)
(顺,反)
(反,顺)
H
CH2CH3 CH3CH2
CH(CH3)2
CC
CC
CH3
CH2CH2CH3 CH3
CH2CH2CH3
(三) Z , E - 命名法
Z,E — 命名法:依据次序规则比较出两个双键碳原子所 连接取代基优先次序。当较优基团处于双键的同侧时, 称 Z 式;处于异侧时,称 E 式。
旋光性或光学活性
旋光仪示意图
在盛液管中放入旋光性物质后,偏振光将发生 偏转。能使偏振光向右旋转的,称为右旋化合物, 用(+)表示;能使偏振光向左旋转的,称为左旋化合 物,用(-)表示。
偏振光旋转的角度α称为旋光度。旋光度
α与盛液管的长度、溶液的浓度、光源的波
长、测定时的温度、所用的溶剂的关系。通
(C)
H
H (C)
(C) (C) C CH 相当于 C C H
(C) (C)
(N) (C) C N 相当于 C N
(N) (C)
CN>
> C CH > CH CH2
练习:
1.
3
4
1
2
5
6
7
2.
12
3
5
4
6
第三节 顺反异构
定义:有机物分子中如具有双键或环的存在,键的自由旋 转会受到阻碍,当双键或环上连接不同的原子或基团时, 就会产生顺式和反式的结构,这种异构现象称为顺反异构
O)
顺-丁烯二酸 130
1.590
78.8
反-丁烯二酸 287
1.625
0.7
1.构造式(结构式)相同(分子的结构相同,构型不同)
2. 物理性质,不相同:
①m.p,顺↓ 反↑
②溶解度,顺↑
③燃烧热,反式↓ 稳定,
3.化学性质:反应类型相同,(如都能脱水,生成酐)
燃烧热 /kJ·mol-1
1.364 1.339
第三章 立体化学基础
Organic Stereochemistry
(一) 分子模型的平面表示方法 (二) 立体化学的顺序规则 (三) 顺反异构 (四) 对映异构 (五) 构象异构
有机化合物异构现象的关系:
构造异构 异构现象
立体异构
碳架异构 官能团位置异构 官能团异构 互变异构
顺反异构 构型异构
对映异构 构象异构
H
CH2CH3
CC
H3C
CH3
H3C
CH2CH3
CC
H
CH3
(E) - 3- 甲基 - 2- 戊烯
(Z) - 3- 甲基 - 2- 戊烯
顺和Z、反和E 没有对应关系!
(2E,4Z) – 2,4- 己二烯酸
(四)顺反异构体的性质(一般规律的比较)
顺、反-丁烯二酸的物理性质
异构体
熔点/℃ 密度
溶解度 (25℃) /(g/100g·H2
常用比旋光度
t
来表示物质的旋光属性。
如:肌肉乳酸的比旋光度为
20
D
=+0.38°,发酵
乳酸的比旋光度为:2D0
=-0.38°
t
B l
3.中心碳原子上任何两个原子或原子团的位置经 一次或奇数次交换
(二)锯架(Sawhorses)投影式
以乙烷为例
H
HH
H
H
H
(三)纽曼(Newman)投影式:
H
H
H
H
H
H
H
H
H H
HH
H
H
OH OH
H3C CH3
投影式之间的相互转换,以2,3-丁二醇为例:
H
H
OH OH
H3C CH3
透视式和费歇尔投影式之间的相互转换, 以乳酸为例:
H3C HCOOHFra bibliotekHOOCOH
C CH3
H
构象异构
HH 0°
H H 60°H
H H
H H
H
H
H
乙烷
第一节 分子模型的平面表示方法 (一)费歇尔(Fischer)投影式
费歇尔投影式投影的方法:
1. 找出分子的碳主链(最长的碳链)竖直放着。 2. 将编号最小的碳原子放在上面。 3. 水平放置的基团在前面,竖直放置的基团在后面,然后
透视式
费歇尔投影式
第二节 立体化学的顺序规则
顺序规则: 1. 把各种取代原子按照原子序数由大到小排列。原
子序数大的原子为优先基团。 2. -Cl,-Br,-I
2. 比较各种取代原子或原子团的排列顺序时,先比 较直接相连的第一个原子的原子序数。如果是相同 原子,那就再比较第二个、第三个……原子的原子 序数。 C(CH3)3 > CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3
(一) 碳碳双键的顺反异构
以丁烯二酸为例,HOOCCH=CHCOOH
沸点 3.5℃ 顺-丁烯二酸
沸点0.9℃ 反-丁烯二酸
(二)环状化合物的顺反异构:
反- 1,2 - 二甲基环丙烷
顺- 1,2 - 二甲基环丙烷
H
CH2CH3
CC
H
CH2CH2CH3
CH3CH2
CH(CH3)2
CC
CH3CH2
CH2CH2CH3
产生顺反异构的条件:
a
a
a
b
b
b
顺式
b 反式 a
如果同一个碳原子连有相同的原子或原子团时,无顺反 异构现象
一个有机化合物产生顺反异构的条件是: 1 、原子之间有阻碍自由旋转的因素,如双键或环的存在 2 、每个双键或环上碳原子连着两个不同的原子或原子团
1-苯基-1,3-戊二烯
(顺,顺)
写出投影式。
乳酸
费歇尔投影式
费歇尔投影式相互转化的规则:
构型保持不变的操作 1. 只能在平面内旋转180º, 2. 允许一个原子或原子团不动,另外三个原子或原
子团按顺时针方向或逆时针方向依次换位 3. 允许中心碳原子上任何两个原子或原子团的位置
经两次或偶数次交换
改变构型的操作: 1.在纸平面上旋转90º或270º, 2.离开纸面旋转,
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