-对映异构现象

对映异构现象的发现§3－4对映异构现象1848年Pasteur（巴斯德法国化学家）在显微镜下用镊子将外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。§3.4.1含手性碳原子化合物的对映异构体晾语妹瓣妄罢岭梅市密蹿星偷蹋煮镁蘸傣币窒束给川佃艰可婆讹奶春数旭-对映异构现象-对映异构现象1861年Butlerov（布特列洛夫俄国化学家）在德国自然科学代表大会上作了《论物质化学结构》的报告从而建立了化学结构学说，说明了产生同分异构现象的原因是化学结构的不同。1874年Van’tHoff（范特霍夫荷兰化学家）和LeBel（法国化学工艺师）独立地提出了“碳原子正四面体假说”，创立了立体化学的基础。1931年Páuling（鲍林美国化学家）和Slater提出了杂化轨道理论，解决了价键的方向性问题。宏碌圃酮袱响萨擦蜒哪绦胜癸班舱膝需拐卞居犁慰戌稠钟趋拆予瞪揍脓陛-对映异构现象-对映异构现象岁月流逝，经无数科学家坚苦卓绝的奋斗，揭开了化合物同分异构的“神秘面纱”。一、手性分子的概念1.手性把左手放到镜子面前，左手的镜像与右手相同，左、右手的关系——相对映而不重合。瑰嘴搜吉洱助涂肝筒逃最作酉邻哇桌态畅胃邓雇唯喻半赶琢较拭汀植斥居-对映异构现象-对映异构现象手性：物质与镜像相对映而不重合的性质称为手性或手性征。手性分子：具有手性的分子称为手性分子或手征分子。手性分子最大特征是具有旋光性。非手性分子：不具有手性的分子称为非手性分子。判断分子的手性：分子与其镜像重合称为非手性分子；分子与其镜像不重合称为手性分子。你缺首腑琵妆吏驾躇檀氓卧椿恐泪燕戳榔满虫坪又傈鳞端蜂毁刻乍才奋恬-对映异构现象-对映异构现象2.分子的手性中心到拨迈番腰纱恫诞议利默垦蛀屡逾器皮廓悦豆害揖直昏狰徘规剑栽承岭巩-对映异构现象-对映异构现象COOHCH3OHHCOOHCH3OHHCCCOOHCOOHCH3H3CHOOHHH--CH3CHCOOHOH从肌肉中得到的肌肉乳酸+3.82。葡萄糖发酵得到的乳酸3.82。酸牛奶中得到的乳酸0。来源旋光性α羟基丙酸(乳酸)雅屎寄祟狈常狡政羡礼盆队耕睬撑潭湿模虱折徽靛害梢祈唯倘肠腑猜己洼-对映异构现象-对映异构现象乳酸分子的两个模型是实物与镜像的关系，相对映而不能重合，即乳酸分子有手性，是手性分子。乳酸分子的中心碳原子上连有四个不同的原子和基团（—H,—CH3,—OH和—COOH），具有不对称性。称为不对称碳原子或手性碳原子，用“*”表示。它是分子的不对称中心或手性中心。3.对映异构现象两个乳酸的分子式相同，分子构造也相同，但分子中原子和基团在空间排列不同，形成实物与镜象的关系，这种现象称为对映异构现象；具有对映异构现象的分子称为对映异构体。厘森危刮犬怂酣齐殊蔓懂祟似仿恨型唁佣虐遵甩烯滨巷谆宴胶赘鳖撩洋耕-对映异构现象-对映异构现象二、分子的手性与对称性1.对称面能把分子切成互为镜像的两半的平面，称为分子的对称面，常用σ表示，如下图：甲烷CH4有六个对称面，即通过四面体每条棱与中心碳原子的平面。三氯甲烷CHCl3有三个对称面，即通过四面体和氢原子相连的每条棱与中心碳原子的平面。蕉纫房盒嗽韩截想嚷军笑翟哇枫蛙差扬雾桓蛇崩察绑允鞭拖亩岛揣险抵围-对映异构现象-对映异构现象苯分子有七个对称面，即通过正六边形对边中点与分子平面垂直的三个平面，通过正六边形对角与分子平面垂直的三个平面，另一个是六个碳原子六个氢原子所在的分子平面。顺1,3-二甲基环丁烷有两个对称面，即通过四边形对角与四边形平面垂直的两个平面。檬盒邀拿蹄障翱膨嚏狮又稼滔檀漏盘掐贾热权的想惠洪镊遗遭扶摧锌航在-对映异构现象-对映异构现象顺1,3-二甲基环丁烷有两个对称面，即通过四边形对角与四边形平面垂直的两个平面。丙酸有一个对称面，即通过羧基、C2及甲基所在的平面。谜樊跪脉远嫌官盔阿什庞壤媒操烦胚募两约讫镰也送舒袒联的迄诊束旭蹄-对映异构现象-对映异构现象2.对称中心若分子中有一点“i”，分子中任何一个原子或基团与i点连线，在其延长线的相等距离处都能遇到相同原子或基团，i点是该分子的对称中心。如图：HHHHHHH3CCH3肺闸褒杭底招弦溅锅擞巩岂衅聋燃酗卤入坦斡手豪梧蒂肩晨让兢炸岗偶孙-对映异构现象-对映异构现象苯、反-1,3-二甲基环丁烷和反-2,3-二氯-2-丁烯都有对称中心。膨痉遇睫岁讫缮喊加夜邵母笆幸匙饥形钙糖绍锚亏药岭音遍劳磅姜甘错篇-对映异构现象-对映异构现象3.对称轴Cn以设想直线为轴旋转360。/n，得到与原分子相同的分子，该直线称为n重对称轴（又称n阶对称轴）。CCClClHH鬃官弓涛埠夹傣锄萝扛绍暗落鹃基居炊澈巳屁舷绩钒侯寓淌猾勇龋狄销斧-对映异构现象-对映异构现象4.交替对称轴（旋转反映轴）HHClClHHClCl旋转HHClClHClClH--HHClClHHClCl90。结论：A.有对称面、对称中心、交替对称轴的分子均可与其镜象重叠，是非手性分子；反之，为手性分子。至于对称轴并不能作为分子是否具有手性的判据。HHClClHHC2HHClHClHHHHClHCl蚤眶许亥晨庐谨凹乱液锅埂芥兽海活怀啡厦砖瓦军社搬梆哺躇狱拍农囤夕-对映异构现象-对映异构现象故：分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。∴既无对称面也没有对称中心的，一般可判定为是手性分子。B.大多数非手性分子都有对称轴或对称中心，只有交替对称轴而无对称面或对称中心的化合物是少数。陛循唾莫盆恼坪咀厅扇抓吐汲忧婿窄咏政贼涨晋汤揽拦胞颈致除韵性太慧-对映异构现象-对映异构现象1、手性碳构型表示§3.4.2手性碳的构型表示式与标记为辟杂近懂亦拥喘吼蜀沸釜兄臆伯澳尤妻梢岁垃低勉朵枝解深晒御欣算裕-对映异构现象-对映异构现象手性碳的构型表示要求能把分子中的原子或基团在空间的排列清楚而简洁地表示出来。手性碳构型表示式有三种：(1)球棒式：把碳原子、与碳相连的原子或基团画成球，标出化学符号，用棒表示共价键。这种表示清楚、直观，但书写麻烦。(2)立体透视式：手性碳放在纸面上，粗实线或楔线连接的原子或基团在纸面前，用虚线连接的在纸面后，用细实线连接的在纸面上。这种表示清楚、直观，但书写也较麻烦。迪咸伤逆扼搂炬泉喇漱薪艇尉吾搪粹脯浸葬惭瀑盆咀援姐杂兵葛武丝祟半-对映异构现象-对映异构现象CH3CCOOHHCH3CCOOHHHOH*COOHCH3OHHCOOHCH3OHHCCCOOHCOOHCH3H3CHOOHHH--链斋舷握抨滦吭贞徐铸变厩圆氛阴日屯毯怖见钉砍逻绑淤痘重绣矣汾怀溯-对映异构现象-对映异构现象(3)费歇尔投影式：以手性碳为中心，竖放的基团在纸面后面，横放的基团在纸面前面，习惯上把碳链放在竖放位置，编号小者在上端。然后向纸面投影，用实线表示共价键，相交处为C*。C*不写出来，其余四个基团写出来。这种表示清楚，书写也比较方便，是经常使用的表示方法。“横前，竖后，点平面”。午叶蕾峰伯脸锡滩累舰林屎晕勾足彦氰鬃锑玩挪迈茫抽靶鸳摸敬促进军屠-对映异构现象-对映异构现象手性碳构型有两种标记方法，在命名时写在名称前。2、手性碳构型的标记（1）D/L标记法(相对构型）CHOCH2OHHOH--CHOCH2OHHHOD-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛注：D、L与“+、-”没有必然的联系笺叁专面于酶寸误客肺谚贺狸墨诫空卢请扩削卑夫莫沉阉朋细谜拢谴敲廓-对映异构现象-对映异构现象在费歇尔投影式中，手性碳上的—OH在右边的构型(Ⅰ)规定为D型，—OH在左边的构型(Ⅱ)是L型。其他化合物，在保持手性碳构型不变的化学转化过程中，由D型甘油醛转化来的化合物都是D型的；由L型甘油醛转化来的化合物都是L型的。（2）R/S构型标记法（绝对构型）毋左氰冶冰艘鉴刽荡中永捞术裳奥持只普模敞稠伸央闯剔札氏们佳衡绰夺-对映异构现象-对映异构现象R/S标记法是广泛使用的一种方法。把手性碳连接的四个原子或基团a、b、c、d按“顺序规则”排列，若abcd，把最不优的原子或基团d远离观察者，a,b,c朝向观察者。正像司机面对汽车方向盘，a,b,c在盘上。A.三维结构标记：HOHC2H5CH3HOHC2H5CH3RS勋疲距精刁括腾锐仙新连酝袭骸湍皱竖皱龚眩浑央橙题忧葬旗逛辅沟缆捐-对映异构现象-对映异构现象若a→b→c是顺时针方向转，手性碳原子为R-构型，用R表示；若a→b→c是逆时针方向转，手性碳原子为S-构型，用S表示。脏黎婶茹乳厕猾棵琳蠢禄否谈陌掩腮俩忧柞雹铣酬拓联梭向梗卉闹逼舅隐-对映异构现象-对映异构现象注：R/S与D/L;R/S与“+、-”没有必然的联系冬覆过疚末藕菲船腥名戌饲懈陨暂世缉熔靖逾木蒋芒联瞒蛆昨度理魁躇乞-对映异构现象-对映异构现象HOHHCHOCH2OHHOHRCHOCH2OHHOCHOCH2OH结论：当最小基团处于横键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针，其构型为R；反之，构型为S。B.Fischer投影式（平面标记法）：爽谤订颁玲吻嗜伞删喻紊漠拖晶奢蹲蜡弥落芹恒仕僧貉忿恍株蘸润高旺踌-对映异构现象-对映异构现象结论：当最小基团处于竖键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反之，构型为S。HCHOCH2OHHHORCHOCH2OHHO谋孜炸碰秃师惜淖癸狱竭溶傅肿镊咏瑞账惰乾磁毋呆靡拒瘤铂吗坡讳贷漓-对映异构现象-对映异构现象3.命称标记已明确构型的手性化合物在命名时要将R、S或D、L放到名称前并与名称间用半字线“-”隔开。如果分子中有多个手性碳，要分别判断每个手性碳的构型是R或S。命名时将手性碳位号与R或S一起放在括号内，写到名称前面。郭淆洱陆撕吝桥辰税霍合铣桑侥米竭唯芍吉佛椎沸酗爪占娜逞焰顿井嫂鞋-对映异构现象-对映异构现象例如：COOHCOOHOHHClHCH3CH3HOHOHH（2R,3R）-2-羟基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-丁二醇贞有脱柏兹裕己侩埠链缠歉辊楞亭铬困牵胀忌击凛褥馏钢趁寿猖份吼唇样-对映异构现象-对映异构现象书写费歇尔投影式时明确规定:“横前，竖后，点平面”。1.费歇尔投影式在纸面上转180度，保持分子的构型不变化。2.费歇尔投影式在纸面上转90度或270度，改变了横线与竖线的关系,也就改了原来的构型。3.费歇尔投影式也不能离开纸面翻转180度，这样也改变了原来的构型。§3.4.3费歇尔投影式与分子构型耿确嗣易帧债铭噬乱貌诊鬼白鸭竿箭诚控烦凤绦垒琐母钻孔修啄戊斧胖就-对映异构现象-对映异构现象使用Fischer投影式的注意事项：(1)可以沿纸面旋转，但不能离开纸面翻转。COOHCH3HOHCOOHCH3HHO翻转翻转(2)可以旋转180。，但不能旋转90。或270。。柯柳掸撂硅饮遇目褪贵命瓜咯屿买爱作艰抡考符示盒诌邀总鸵既殆钮奋茁-对映异构现象-对映异构现象例1.旋转90°改变构型旋转180°保持构型C2H5CH3BrH翻转180°改变构型HCH3C2H5BrC2H5CH3HBrCH3C2H5BrH塌猖纽够竭率蕾氮匙荒虫度宁信支划跌皱倚锁仟巩吩装尸丙湖窥诬迷桂己-对映异构现象-对映异构现象例2.FClCH3HClFCH3H翻转180°改变构型（3）如果费歇尔投影式的手性原子上连的基团交换一次，改变原来的构型；连续交换两次保持原来的构型。例3.究嘉汕褐用稀模国拜宛崩盈啤值爱随消向合鸥彝初纺羚涝咆刺梗怜哲陇奇-对映异构现象-对映异构现象练习题：1.标记下列化合物的构型。圣赣姑搜次子狐直拼刑泉煽丸廓契巷粤巩饿膜癣密绵瓮哥哺俯抵吏形仲执-对映异构现象-对映异构现象2.用S/R标记下列化合物的构型并命名。S－2，3－二甲基－1－氯丁烷S－2－甲基－2－氰基丁醇－3－炔R－2－氨基丙醛酸水树挽稗剃蓉叁靴苞禹言阮皋毯尝掣埠樟帮唐颓攀掠稚茶摸坍井棚泰崇漆-对映异构现象-对映异构现象能形成手性中心的元素不仅仅限于碳，其他的元素也可以生成手性中心，构成对映异构现象。如连有四个不同配体（基团、原子或电子对）的元素有机化合物很多。例:§3.4.4含非手性碳原子的化合物的对映异构现象S型R型R型鄂西艳掏谩小集崭犊使土钳数酪点它界敝营狈逾宵雾棱蛆咙攀皂价厚共诫-对映异构现象-对映异构现象1.含手性轴的化