关于有机化学中的立体异构课件

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有机化学立体异构

有机化学立体异构
1、构象的产生 2、典型构象(椅式和船式)
椅式
船式
29.7KJ.mol -1
优势构象
同分异构
结构异构 (构造异构)
立体异构
顺反异构
对映异构 (旋光异构)
构象异构
构型异构
碳链异构
位置异构
官能团异构
酮式-烯醇式互变异构
B
A、至少2n个 B、至多2n个 C、一定有2n个 D、必少于2n个 E、多于2n个
不同的构象互称为构象异构
第三节 构象异构
二、乙烷的构象
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
交叉式 重叠式
1、两种典型构象:交叉式和重叠式
透视式:
2、构象的表示方法:Newman式和透视式
纽曼投影式:
3、乙烷构象的能量曲线
优势构象
交叉式是最稳定的构象
三、环己烷的构象
顺,E
顺,Z
第二节 旋光异构
酒石酸钠铵
一、物质的旋光性
1848年,L.Pasteur
旋 光 性 不 同
1 平面偏振光
普通光线 平面偏振光 尼科尔棱镜 普通光线的振动平面(无数个) 平面偏振光的振动平面(1个)
旋光管 旋光管 旋光性 物质使平面偏振光振动方向发生旋转的性质。 无旋光性 乙醇,阿斯匹林 有旋光性 乳酸,葡萄糖 2 旋光性
2 3 4
S S S
R R R
S R R
R S S
S R S
S S R
R S R
R R S
(2R,3S) Ⅱ(2S,3R) Ⅲ (2R,3R) Ⅳ(2S,3S)
1

【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 第四章 立体异构

有机化学 第四章 立体异构
和溶液的浓度、样品管的长度、温度、 光的波长都有关系。
(二)、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t: 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度(旋光仪上的读数)
l × ρ
溶液的浓度(g/ml) 盛液管长度(dm)
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液,放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-(+)-甘油醛
D-(-)-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right,the
molecule is called ―D‖;if on the left,i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合,没有手性
一般来讲,一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面,也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同,比旋光度的数值相等,但旋光 方向相反;等量对映体的混合物称为外 消旋体(Racemate) ,用dl或(± ) 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.

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

有机化学立体化学课件

有机化学立体化学课件

(c)和(d)之间是何种关系?
30
将 (d) 在纸平面上旋转180,就和 (c) 完全相同。
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
HH OOHH HHOO H H
H OH H
HHO OHH
HHO OHH
H OH H
CCOOOOHH
COCOOHOH
COOH
(c)
(d)
象 (c) 这种构型的分子, 虽然有两个手性中心, 但作 为分子整体来说是非手性的。 (c) 称为内消旋化合 物 (meso compound)。
8
问题:下列化合物哪些含手性碳原子?
1. CH3CHCH2CH3
*CH3
2.CH3CHClCH2CH3
**
3. CH3-CH-CH-CH2CH3 OH OH
有对称因素的分
有手性碳就一定有手性吗?
子没有手性
三、对称面和非手性分子
有对称面的分子与它的镜像能重合,因此没有对 映异构现象,称为非手性分子
对称因素
透视式是书写立体结构式常见的方法之一。
应注意它的书写方法,通常实线 “” 代表位 于纸平面上的键;虚线 “ ” (或“ ”) 代表 伸向纸平面后方的键,楔形线 “ ” 代表伸 向纸平面前方的键。
CO2H
CO2H
Cl
Cl
CH HC
I C Br Br C I
H3C OH
HO
CH3
H
H
13
(三) 费歇尔投影式 横前竖后
纯液体为密度 通常还要注明溶剂
比例常数 [α] 称为比旋光度。它是单位长度和单 位浓度下的旋光度。
如:[α]D20 = +98.3o (C, 0.05, CH3OH)

第六章 立体化学

第六章 立体化学


Cl
>
CBr3
>
CHCl2 C6H5
>
COCl CH2CH3
>
COOH
>
CONH2
>
CHO
>
CH2OH
>
>
24
A. 三维结构:
(a>b>c>d)
25
OH
C2H5 H CH3
R
方法:站在最小基团d的对面,然后按先后次序观察 其他三个基团。从最大的a经b到c,若是顺时针的, 则为“R”;反之,标记为“S”。(a>b>c>d)
六、环状化合物的立体异构
有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。 如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。 环状化合物手性碳原子的判断: 看要考察的碳原子所在的环左右 是否具有对称性,若无对称性则 相当于两个不一样的官能团,则 该碳原子是手性碳原子。如有所 示结构中:
几个*?几 个光学异 构体?
HOOC
HOOC NO2
COOH O 2N
2,2‘-二羧基-6,6’-二硝基联苯分子的一对对映体
基团的阻转能力大小:
I>Br>Cl>CH3>NO2>COOH>NH2>OCH3>OH>F>H
结论:联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同, 分子就具有手性。
50
指出下列化合物有无光活性
CHO Br (1) CN Br (2) N CH3 H2N N C2H5 C2H5 CH3 HOOC (3) CONH2 CH2 CH
(5)
CH3 CH
CH Cl
(6)
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# 两种对映体药效相反
➢ Z-etozoline 是一种利尿剂,它在体内代 谢,生成的产物只有(-)etozoline 有利 尿作用,而(+)异构体不但没有利尿作 用,还会抑制(-)异构体的利尿作用。
O
N
代谢 NS
C H
O
O
Z-etozoline
O
N
NS
C H
OH
O
Ozoline
巴比妥酸盐通常用作镇静、催眠药,
关于有机化学中的立体异 构
➢ 3.1 烷烃的构象(conformation)
➢ 3.1.1链状化合物的构象 ➢ 由于单键可以旋转,单键两端碳原子上所连基
团可以产生无数个不同的相对位置,由此产生 无数个不同的构象。例如:
链状化合物的Newman投影式
乙烷的Newman投影式:
H
HH
H
H
H
H
H
交叉式
O
C l2H C C N H H
C H 2O H H OH
NO2
D-(-) 氯霉素
-芳基丙酸
是重要的消炎止痛药,虽然两种对映体 都有药效,但S-异构体的药效比R-异构 体的药效强得多。甚至强几十倍。
CH3 Ar * COOH
Ar =
O Fenoprofen
N aproxen
OMe
iB u Ibuprofen
一般S-(-)异构体具有抑制神经活动的作用, 而R-(+)异构体却具有兴奋作用,例如5-乙 基-5-(1,3-二甲基丁基)巴比妥酸盐, 其S-(-)异构体是抑制剂,而R-(+)异构体却 可以引起惊厥和痉挛。
OH N
*
O
N OH
# 某一构型的代谢产物有毒或可引起严重副作用
➢ Thalidomide 是一种镇静药,关于它的副作用问题 曾经在欧洲引起一场大风波。许多孕妇服用此药后, 胎儿发生畸变。后来才发现,使胎儿致畸的罪魁祸 首是其中的S-异构体,它在机体内代谢成
COOH
COOH HO H
H OH
COOH
3.3.8不含手性碳原子的手性分子
➢ 联苯类化合物
O2N NO2
COOH HOOC
3.3.9丙二烯类化合物
CH3
CH3
CC C
H
H
中间的碳原子为SP杂化,有两个互相垂直 的P轨道,因此两个 互相垂直键。(轨道 示意)
3.3.10 环状化合物的立体异构
3.3.11旋光异构体的性质
物理性质:

旋光度 熔点 沸点 溶解度
➢ 对映异构体
相同
相同

(方向相反)
相同 相同 (非旋光性溶液)
➢ 外消旋体


不同于 相同 不同于
单一异构体
单一异构体
➢ 非对映体
不同
不同 不同 不同
化学性质:
对映体与非旋光性试剂 作用,具有相同的性质, 与旋光性试剂作用具有 不同的化学活性。
2,3,4-三羟基丁酸的Fischer投影式
COOH COOH COOH COOH H OH HO H HO H H OH H OH HO H H OH HO H
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
2,3-二羟基丁二酸的Fischer投影式
COOH H OH H OH
COOH
COOH H OH HO H
➢ 3.3.3 旋光度和比旋光度 ➢ 每毫升1克物质放在1分米长的溶液管中测得的
旋光度为比旋光度
比旋光度计算公式:
[
]
t λ
= ×(C×L)-1
= 实测旋光度
C = g /ml
L = dm
每毫升1克物质放在1分米长的溶液管中测得的 旋光度为比旋光度
➢ 3.3.4 分子的对称性和手征性
➢ 1、不具有对称因素(对称面、对称点、 对称中心)的分子具有手征性。
COOH H C OH
CH2OH
COOH
H
OH
CH2OH
3.3.6 手性碳原子的构型标记法
(1)DL 构型标记法(相对构型标记法):
以甘油醛的Fischer投影式为标准。羟基在右 边的为(D)型,羟基在左边的为(L)型。
(2)RS 构型标记法(绝对构型标记法):
将连在手性碳原子上的四个基团按顺序规则排 列。最小的基团放在最远处,三个大的基团由大到 小顺时针排列为R构型,逆时针排列为S构型。
对映体在非手征性条件 下化学性质相同。
生理活性性质:
对映异构体生理活性不同。
例如,右旋谷氨酸单钠有鲜味; 右旋葡萄糖在动物的新陈代谢中 起作用。
3.3.12 手性药物举例
➢ # 药理作用相同,药效差别很大 ➢ 人们最熟悉的例子是氯霉素,一种广谱抗
生素,只有D- (-)异构体有杀菌作用,而L(+)异构体则完全没有药效。
能量变化图:
H H
H
重叠式

丁烷的四种典型构象
CH3 HH HH
CH3
对位交叉
H H
CH3 H
H3CH
H HH
H
CH3
CH3
HH
H H
H3CCH3
部分重叠
邻位交叉
全重叠
3.1.2 环状化合物(环己烷)的构象
船式构象
椅式构象
构象转换: CH3
a键
CH3
e键
3 . 2 顺反异构
cis-trans isomerism
-
反 式 2 丁 烯 与 顺 式 2 丁 烯
-
反式1,4-二 甲基环己烷的 空间结构
3.3旋光异构
optical isomerism
➢ 3.3.1 手征性和手征性分子 ➢ 实物与其镜像不能完全重合的性质称为手征性。
➢ 3.3.2 偏振光和旋光活性
➢ 只在一个平面上振动的光为平面偏振光,能使 平面偏振光的振动面发生偏转的分子具有旋光 活性。
CH3 Cl C H
C 2H 5 S
COOH
H
OH
C H 2O H R
3.3.7含有两个手性碳原子的化合物
(1)含有两个不同手性碳原子的化合物,例如: 2,3,4-三羟基丁酸
CH2 CHCHCOOH OH OHOH
(2)含有两个相同手性碳原子的化合物,例如: 2,3-二羟基丁二酸(酒石酸)
HOOCCHCHCOOH OHOH
➢ 顺反异构出现在含有双键的化合物和环 状化合物中。
➢ 分子产生顺反异构的必须条件是: ➢ 1、分子中具有限制旋转的刚性结构,例
如双键、脂肪环。 ➢ 2、刚性结构两端的碳原子上必须各连有
两个不同的基团。
具有顺反异构的烯烃构型标记规定:
按顺序规则,两个大的基团在双键 同侧的为 Z 型,两个大的基团在 双键异侧的为 E 型。
➢ 2、含有手性碳原子的化合物绝大多数是 手征性分子。
➢ 连有四个不同原子或基团的碳原子是手 性碳原子,该碳原子必须是SP3杂化。
3.3.5 费歇尔(Fischer)投影式
用平面式来表示分子中各基团在三维空间的 位置。 投影原则: 1、确定中心碳原子(手性碳原子)。 2、基本碳链竖直取向,氧化态高的放在顶端。 3、中心碳原子上方和下方(竖键)所连的基 团指向面内。中心碳原子左方和右方(横键) 所连的基团指向面外。
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