順反異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu).ppt

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1、順反異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu),同分異構(gòu)現(xiàn)象,構(gòu)造異構(gòu),立體異構(gòu),碳鏈異構(gòu),位置異構(gòu),官能團(tuán)異構(gòu),構(gòu)型異構(gòu),構(gòu)象異構(gòu),順反異構(gòu)(幾何異構(gòu)),對(duì)映異構(gòu),構(gòu)型異構(gòu),構(gòu)造異構(gòu)：分子組成相同而原子(或原子團(tuán))相互連接方式和順序不同。,立體異構(gòu)：分子中原子(或原子團(tuán))在空間排列方式不同。,順反異構(gòu),一、含C=C化合物的順反異構(gòu) 1. 產(chǎn)生順反異構(gòu)體的原因和條件 (1)分子內(nèi)存在著阻礙自由旋轉(zhuǎn)的因素： 如 C=C ，脂環(huán) ； 2、每個(gè)雙鍵碳原子上所連接的兩個(gè)原子或基團(tuán)必須不相同，如：,2.順反異構(gòu)體的命名 (1)順/反命名法(四個(gè)原子或基團(tuán)中有兩個(gè)相同) 順式（cis-） 反式（trans-）,順-1,2-二溴乙烯,

2、順，順-2，5-庚二烯,反- 1- 氯丙烯,反，順-2,4- 庚二烯,如何命名？,順，反-2,4- 庚二烯,(2)構(gòu)型的Z/E命名法 首先確定每個(gè)雙鍵碳上所連的兩個(gè)原子或 基團(tuán)的優(yōu)先順序 如果ab, df ，則以下兩式的構(gòu)型為,即把兩個(gè)優(yōu)先基團(tuán)在雙鍵同側(cè)的定為Z型，在不同一側(cè)的定為E型。,與C=C相連的第一個(gè)原子的原子序 數(shù)由大到小排列，大者為“優(yōu)先”基團(tuán)； 按此規(guī)定，在取代基團(tuán)-CH3、-H、-Br、 -OH、-NH2之中，先后次序應(yīng)為： -Br-OH-NH2-CH3 -H 若第1個(gè)原子相同，比較第2個(gè)原子。 例：-CH2CH3 -CH3 又如 -CH(CH3)2與CH2CH3相比較，第一

3、原子都是碳，與第一原子相連的原子。前 者為 C、C、H，后者為C、H、H，前者多 一個(gè)碳，所以-CH(CH3)2優(yōu)先于-CH2CH3。,叔丁基C(C、C、C)，異丙基C(C、C、H),-C(CHH),C(CHH),C(CCH) -C(CHH),C(CHH),C(CHH),與C=C相連的取代基團(tuán)為不飽和基 團(tuán)時(shí)，應(yīng)把雙鍵或叁鍵原子看作是它以單 鍵和多個(gè)原子相連接。,Z型,-I-Br-Cl-SO3H-F-OCOR-OR-OH-NO2-CCl3-CHC12-COCl -CH2Cl-COOR-COOH-CONH2-CHO-C6H5-CHR2-CH2R-CH3-D-H,E型,(E)-1-氯-2-溴丙烯,

4、（Z)-2-氯-2-戊烯,(Z)-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯,若化合物中含有兩個(gè)以上能產(chǎn)生順反異構(gòu)的雙鍵時(shí)，每個(gè)雙鍵的構(gòu)型均須標(biāo)出，并對(duì)雙鍵位置編號(hào)，寫在構(gòu)型符號(hào)前面。,(1Z，3Z)-1-苯基-1，3-戊二烯,Z-E構(gòu)型命名法和順反構(gòu)型命名法是表示構(gòu)型的兩種不同方法。Z-E構(gòu)型命名法適用于所有具有順反異構(gòu)的烯烴命名。目前Z-E構(gòu)型命名法和順反構(gòu)型命名法同時(shí)并用，這兩種命名法所使用的規(guī)則不同，但它們之間也沒有必然的聯(lián)系。順式構(gòu)型不一定是Z構(gòu)型；反式構(gòu)型也不一定是E構(gòu)型。,二. 脂環(huán)化合物的順反異構(gòu) 1、產(chǎn)生順反異構(gòu)的原因：環(huán)上的碳原子不能自由旋轉(zhuǎn)； 2、產(chǎn)生順反異構(gòu)的條件：環(huán)上至少有兩個(gè)碳

5、原子所連的兩個(gè)原子或原子團(tuán)不相同。 3、命名：脂環(huán)化合物順反異構(gòu)體用順/反命名法命名(不用Z/E命名法命名),順-1,2-二氯環(huán)丙烷 反-1,2-二氯環(huán)丙烷,順-1-甲基-3-氯環(huán)己烷 反-1-甲基-3-氯環(huán)己烷,對(duì)映異構(gòu),彼此不能重合，并且互為鏡象關(guān)系的異構(gòu)體，稱為對(duì)映異構(gòu)體。 對(duì)映異構(gòu)體能使平面偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，故對(duì)映異構(gòu)又稱旋光異構(gòu)或光學(xué)異構(gòu)。,例如：乳酸,平面偏振光,普通光在所有可能的平面上振動(dòng)。,普通光,如果使單色光通過尼可爾( Nicol) 棱鏡，只有同棱鏡晶軸平行的平面上振動(dòng)的光線才可以通過棱鏡，因此通過這種棱鏡的光線就只在一個(gè)平面上振動(dòng)，這種只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光就是平面

6、偏振光。,平面偏振光,旋光儀,旋光儀示意圖,在盛液管中放入旋光性物質(zhì)后，偏振光將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。能使偏振光向右旋轉(zhuǎn)的，稱為右旋化合物，用(+)表示； 能使偏振光向左旋轉(zhuǎn)的，稱為左旋化合物，用(-)表示。,旋光性物質(zhì)使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度,用表示.,物質(zhì)旋光度的大小與盛液管的長(zhǎng)度、溶液的濃度、光源的波長(zhǎng)、測(cè)定時(shí)的溫度、所用的溶劑的有關(guān)。,旋光度,手性分子,化合物分子中的一個(gè)碳原子與四個(gè)不同的原子相連時(shí)，這個(gè)化合物在空間有兩種不同排列，即兩種構(gòu)型.這兩種不同構(gòu)型的化合物相互不能重疊,像人的兩只手.,2-丁醇,手性碳原子,與四個(gè)不同的原子或集團(tuán)相連的碳原子為手性原子，或不對(duì)稱碳原子，用C*表示。,對(duì)

7、稱性,Cn的對(duì)稱操作是旋轉(zhuǎn)。,對(duì)稱軸(Cn),對(duì)稱面：有一個(gè)平面它可以把分子分割成互為鏡像的兩半，這個(gè)平面就叫對(duì)稱面。,對(duì)稱中心：在分子中取一點(diǎn)，畫通過該點(diǎn)的任一直線，若在此直線兩端有等距離的相同原子或原子團(tuán)，則該點(diǎn)即為該分子的對(duì)稱中心。,對(duì)映異構(gòu)的判斷,分子中沒有對(duì)稱面，也沒有對(duì)稱中心。,非手性分子,手性分子,*,三、具有一個(gè)手性中心的對(duì)映異構(gòu)構(gòu)型的表示方法,1、費(fèi)歇爾( Fischer)投影式,2-丁醇的球棒模型,四面體式,用平面形式表示具有手性碳原子分子的立體模型的式子為Fischer投影式。,Fischer投影式,規(guī)定:,(1)手性碳放在平面上，用橫豎線交點(diǎn)表示。,(2)橫的表示伸向前

8、方。,(3)豎的表示伸向后方。,習(xí)慣上:,(1)把含碳原子的基(主碳鏈)放在豎鍵的方向。,(2)編號(hào)較小的放在上端。,注意：為了保持投影式的構(gòu)型不改變，必須遵守以下規(guī)定： 1.Fischer投影式只能在紙面上旋轉(zhuǎn)1800，而不是900或2700 2.投影式不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。 3.手性碳原子所連原子或基因，可以兩兩交換偶數(shù)次，而不能奇數(shù)次。,透視式 透視式是將手性碳原子置于紙平面，與手性碳原子相連的四個(gè)鍵，有三種不同的表示法：用細(xì)實(shí)線表示處于紙平面，用楔形實(shí)線表示伸向紙面前方，用楔形虛線表示伸向紙面后方。例如，乳酸分子的一對(duì)對(duì)映體可表示如下：,含一個(gè)手性碳原子的化合物的對(duì)映異構(gòu) 含一個(gè)手性碳原子

9、的化合物有一對(duì)對(duì)映體，對(duì)映體的旋光度大小相等，方向相反。 如：2-羥基丙酸(乳酸)的Fischer投影式：,(+)-乳酸 (-)-乳酸 D20 +3.8o D20 -3.8o,對(duì)映體的構(gòu)型及命名 1.構(gòu)型的D/L命名法（相對(duì)命名法） 人為地規(guī)定(+)-甘油醛的構(gòu)型為“D”型，而其它化合物則以它為標(biāo)準(zhǔn)來確定構(gòu)型：,D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛,其它的旋光性化合物可與甘油醛相聯(lián)系而確定其構(gòu)型。例如：,D-（-）-乳酸 L-（）-乳酸,這里的D、L表示構(gòu)型，（）、（-）表示旋光方向，旋光性物質(zhì)的構(gòu)型與族光方向之間沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。D-型的旋光性物質(zhì)中有右旋體。也有左旋體，L-型也是如此。如D-

10、甘油醛是右旋體，而D-乳酸則是左旋體。在一對(duì)對(duì)映體中，若D-型是右旋體，其對(duì)映體L-型必然是左旋體；反之亦然。,R、S標(biāo)記法的規(guī)則 按照次序規(guī)則，將手性碳原子上的四個(gè)原子或原子團(tuán)按先后次序排列，較優(yōu)的原子或原子團(tuán)排在前面。 將排在最后的原子或原子團(tuán)放在離眼睛最遠(yuǎn)的位置，其余三個(gè)原子或原子團(tuán)放在離眼睛最近的平面上。 按先后次序觀察其余三個(gè)原子或原子團(tuán)的排列走向，若為順時(shí)針排列，叫做R-構(gòu)型；若為逆時(shí)針排列，叫做S-構(gòu)型 。,R、S標(biāo)記法,眼睛的位置,Cl C2H5 CH3為順 時(shí)針排列 R2氯丁烷,眼睛的位置,Cl C2H5 CH3為逆時(shí)針排列 S2氯丁烷,從右后方觀察,從左后方觀察,OH CO

11、OH CH3為順時(shí)針排列,R乳酸,S乳酸,OH COOH CH3為逆時(shí)針排列,(S) 2甲基丁酸,(R) 2甲基丁酸,任意調(diào)換兩個(gè)基團(tuán)，構(gòu)型相反,對(duì)費(fèi)歇爾投影式，如果最小基團(tuán)排在豎鍵上時(shí)，其他三個(gè)基團(tuán)在紙面上若為順時(shí)針方向排列，則為R構(gòu)型；若為逆時(shí)針方向排列，則為S構(gòu)型；如果最小基團(tuán)排在橫鍵上時(shí)，其他三個(gè)基團(tuán)在紙面上若為順時(shí)針方向排列，則為S構(gòu)型；若為逆時(shí)針方向排列，則為R構(gòu)型。,R-2-氯丁醛,S-2-氯丁醛,R-2-氯丁醛,S-構(gòu)型,S-構(gòu)型,R-構(gòu)型,R-構(gòu)型,下列投影式各屬于什么構(gòu)型,含2個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu),1.含2個(gè)不相同手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)。,2-羥基-3-氯丁二酸

12、(氯代蘋果酸),分子中含有一個(gè)以上的C，以R/S逐一命名，并將C編號(hào)寫在構(gòu)型前面。,COOH H Cl H OH COOH,2C：,2R,(2R，3R)-氯羥丁二酸,3C：,3R,(2S，3R) (2R，3S) (2S，3S) (2R，3R) ,在上述 4個(gè)異構(gòu)體中， I和、和 IV分別組成兩對(duì)對(duì)映體。和 或、和或不呈實(shí)物與鏡象關(guān)系，為非對(duì)映體。,從以上討論可知，分子中存在1個(gè)手性碳原子，具有2個(gè)對(duì)映體；含2個(gè)不相同的手性碳原子，存在4個(gè)對(duì)映體。分子中每增加1個(gè)手性碳將產(chǎn)生一對(duì)對(duì)映體。因此對(duì)于含有n個(gè)不同手性碳原子的分子，最多存在2n個(gè)對(duì)映體。,2.含2個(gè)相同手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu),2，3

13、-二羥基丁二酸(酒石酸),（2R，3S） （2S，3R） ,（2R，3R） （2S，3S） ,從上面的4個(gè)式子可看出，I與為對(duì)映體，和似乎也是對(duì)映體，但如將在紙面上旋轉(zhuǎn) 180，則與完全重合，因此和IV代表同一化合物。,式中存在1個(gè)對(duì)稱面，對(duì)稱面的上下兩部分互為實(shí)物與鏡象關(guān)系，這兩部分所引起的旋光方向相反，旋光度相等，旋光性在分子內(nèi)部抵消，故無旋光性。這種非旋光性異構(gòu)體稱為內(nèi)消旋體。,外消旋體(由等量的對(duì)映體相混合)和內(nèi)消旋體都無旋光性。但兩者有本質(zhì)的不同。內(nèi)消旋體是化合物，是對(duì)映異構(gòu)體的一種。外消旋體是混合物，不是對(duì)映異構(gòu)體，而且可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行拆分，分別得到具有旋光性的右旋體和左旋體。,

14、含有兩個(gè)相同手性碳原子的化合物有 三個(gè)旋光異構(gòu)體，其中有一對(duì)對(duì)映體，一 個(gè)是內(nèi)消旋體。,例1、異戊烷進(jìn)行自由基氯化后，小心的分餾所得到的產(chǎn)物。 (1)預(yù)計(jì)將得到多少個(gè)分子式為C5H11Cl的餾分？試寫出這些餾分化合物的構(gòu)造式。 (2)其中有光學(xué)活性(有旋光)的餾分嗎？ (3)無旋光性的餾分是外消旋體，內(nèi)消旋體，還是無手性碳原子的化合物？,(1)將得到四個(gè)：,(2) (3),餾分無旋光性是外消旋體,餾分無旋光性 分子中無手性碳原子,餾分無旋光性 分子中無手性碳原子,餾分無旋光性是外消旋體,命名下列化合物,(R)-3-溴-1-戊烯,(2),(2S,3R)1，3-二氯-2-甲基戊烷,(1),(3),(2S,3S)-2-氯-3-溴戊烷,(4),(2S,3S,4R)-2-氯-3，4-二溴已烷,(4S,2E)-2-氯-4-溴-2-戊烯,(2R,3R,4S)-4-氯-2，3-二溴己烷,(5),(6),2. (2006年)下列反應(yīng)在100oC時(shí)能順利進(jìn)行：,2-1 給出兩種產(chǎn)物的系統(tǒng)命名。（4分） 2-2 這兩種產(chǎn)物互為下列哪一種異構(gòu)體？（1分） A 旋光異構(gòu)體 B 立體異構(gòu)體 C 非對(duì)映異構(gòu)體 D 幾何異構(gòu)體,（7R，3Z，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯（7S，3E，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯,