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第八章 立体化学本章主要内容:1.有机化合物结构异构的分类.2.对映(旋光)异构及其基本概念.3.构型的两种表示方法(楔形式和Fischer投影式);构型的R-S标记法.4.含有一个或多个手性碳原子化合物的立体异构.5.环状化合物无或含其它手性碳原子的化合物的立体异构.6.外消旋体的拆分与不对称合成的基础知识.8.0 有机化合物结构的概念与分类 （1）立体化学的基本概念 立体化学的研究对象是有机化合物分子的三维空间结构(立体结构)及其对化合物物理性质和化学反应的影响. 立体异构体——分子的构造相同,只是立体结构不同的化合物是立体异构体;包括构型和构象异构. 构型是指分子中原子或原子团在空间的排列方式，构型的改变需要断裂化学键. 构象是指相同构造的分子由于σ键的旋转导致原子或原子团在空间排布方式的不同,构象的改变不需要断裂化学键. 构造指的是分子中原子相互联结的方式和次序，构造的变更需要断裂化学键.（2）有机化合物的同分异构现象及分类碳链异构(如:丁烷/异丁烷)官能团异构(如:乙醚/乙醇)位置异构(如:辛醇/仲辛醇)构造异构constitution同分异构 isomerism顺反,Z、E异构(烯烃)对映异构构型异构configuration立体异构 Stereo-构象异构(如:乙烷的交叉式与重叠式)conformation本章主要讨论立体化学中的对映异构.8.1 镜象、手性、对称因素与对映体①镜象:物体通过镜面反映出来的形象. 特征是以镜面为对称轴,实物与镜象互相对称,但不能重合.例1:自然中的镜象左右手互为镜象例2:生活中的镜象②手性(Chirality)与手性分子的概念左手和右手不能叠合 左右手互为镜象 一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能叠合的分子叫非手性分子.例: 乳酸[2-羟基丙酸 CH3-CHOH-COOH]的立体结构: [饱和碳原子(sp3杂化)具有四面体结构.]两个乳酸模型不能叠合乳酸的分子模型图 乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们不能相互叠合,但却互为镜象,乳酸是手性分子. 一个分子是否能与镜象叠合,与分子的对称性相关,通过考察分子的对称性可以判断是否手性分子.③ 分子的对称性与手性的关系 考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下四种:——设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360o/n后,(n=正整数),得到的分子与原来的分子相同,这条直线就是分子的n重对称轴.(1) 对称轴(旋转轴)--Cn例: 2-丁烯旋转180o n=2有2重对称轴的分子(C2)(2) 对称面(镜面)--σ——设想分子中有一平面,它可以把分子分成互为镜象的两半,这个平面就是对称面.例:氯乙烷有对称面的分子 (3) 对称中心--i——设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子出发,向这个点作一直线,再从这个点将直线延长出去,在与该点前一线段等距离处,可以遇到一个同样的原子,这个点就是对称中心.1,2-二氯乙烯1,3-二甲基环丁烷有对称中心的分子4(4) 交替对称轴(旋转反映轴)-- Sn——设想分子中有一条直线,当分子以此直线为轴旋转360o/n后,再用一个与此直线垂直的平面进行反映(即作出镜象),如果得到的镜象与原来的分子完全相同,这条直线就是交替对称轴.n=4(Ⅰ) 旋转90o后得(Ⅱ), (Ⅱ)作镜象得(Ⅲ), (Ⅲ)等于(Ⅰ)该分子为有4重交替对称轴的分子思考题1以下分子中存在哪些对称因素?ClCl绕轴旋转90oClClClClClCl镜面重 合ClClC2; 2σ;无i;S4 ClCl结论:对称因素与手性的关系 手性分子—既没有对称面,又没有对称中心,也没有4重交替对称轴的分子,都不能与其镜象叠合,都是手性分子. 非手性分子—凡具有对称面、对称中心或交替对称轴的分子. 对称轴的存在与否对分子是否具有手性没有决定作用. 在有机化学中,绝大多数非手性分子都具有对称面或对称中心,或者同时还具有4重对称轴.没有对称面或对称中心,只有4重交替对称轴的非手性分子是个别的. 手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子. ④对映异构与对映异构体 凡是手性分子,必有互为镜象的构型.分子的手性是存在对映体的必要和充分条件. 互为镜象的两种构型的异构体叫做对映异构体,简称对映体. 一对对映体的构造相同,只是立体结构不同,这种立体异构就叫对映异构.对映体之间性质差异?例如:乳酸是手性分子,故有对映体存在.8.2 旋光性和比旋光度8.2.1 旋光性 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.偏正光的旋转偏正光的形成旋光的相关概念及旋光性的表示方法: ①旋光性:能旋转偏正光的振动方向的性质.