《立體化學(xué)》PPT課件

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1、第六章對(duì)映異構(gòu)Chapter6Enantiomerism本章內(nèi)容引言6.1.立體異構(gòu)6.2.分子的對(duì)稱(chēng)性6.3.分子的手性和對(duì)稱(chēng)因素6.4.偏振光、比旋光度6.5.含手性碳原子的分子的立體化學(xué)6.6.不含手性碳原子的光活性異構(gòu)體6.7.環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)6.8.外消旋化、差向異構(gòu)化6.9.旋光異構(gòu)體的性質(zhì)6.10.不對(duì)稱(chēng)合成6.11.外消旋體的拆分從自然界中最重要的物質(zhì)都是光學(xué)活性物質(zhì)說(shuō)明“有生命的自然界是不對(duì)稱(chēng)的世界”。自然界重要的光活性物質(zhì),如：D-（+）-葡萄糖D-核糖D-脫氧核糖構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸全部是L型在一對(duì)對(duì)映異構(gòu)

2、體中，往往只有單一的光學(xué)異構(gòu)體具有顯著的生理活性。而對(duì)映體則是低效，無(wú)效，甚至是有害的。即“生命體在其生命活動(dòng)中，嚴(yán)格的識(shí)別著光學(xué)對(duì)應(yīng)體”因而光學(xué)活性物質(zhì)的研究對(duì)于生命科學(xué)的研究，病理、藥理的分析，及高效低毒的專(zhuān)一性強(qiáng)的醫(yī)藥、農(nóng)藥的合成，及模擬酶催化劑的研制等方面都有著極其深遠(yuǎn)的意義。d-異構(gòu)體有強(qiáng)興奮作用l-異構(gòu)體抗興奮作用D-(-)有殺菌作用L-(+)無(wú)藥效Z-R（有生理活性）立體異構(gòu)構(gòu)造相同,分子中原子或基團(tuán)在空間的排列方式不同。基本概念：對(duì)稱(chēng)動(dòng)作和對(duì)稱(chēng)元素對(duì)稱(chēng)動(dòng)作：是一種動(dòng)作，是指物體的每一點(diǎn)都與經(jīng)受動(dòng)作之前的等價(jià)點(diǎn)（物理

3、上不能區(qū)別）相重合的動(dòng)作----叫對(duì)稱(chēng)動(dòng)作或?qū)ΨQ(chēng)操作。對(duì)稱(chēng)元素：施行對(duì)稱(chēng)動(dòng)作時(shí)，所依賴(lài)的幾何要素（點(diǎn)、線、面）----叫對(duì)稱(chēng)元素。分子的對(duì)稱(chēng)動(dòng)作越多，對(duì)稱(chēng)性越高；分子的對(duì)稱(chēng)動(dòng)作越少，對(duì)稱(chēng)性越低。1.旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱(chēng)動(dòng)作與對(duì)稱(chēng)元素（1）基旋角α：使分子復(fù)原的最小旋轉(zhuǎn)角。（2）軸次=2π/α=n（Cn叫n重旋轉(zhuǎn)軸）（3）動(dòng)作數(shù)目=n（4）主軸和副軸：軸次最大的軸叫主軸，其余的為副軸。主軸與副軸相互垂直。1.旋轉(zhuǎn)操作與旋轉(zhuǎn)軸分子中若存在一條軸線，繞此軸旋轉(zhuǎn)一定角度能使分子復(fù)原，就稱(chēng)此軸為旋轉(zhuǎn)軸,符號(hào)為Cn.旋轉(zhuǎn)可以實(shí)際進(jìn)行，為真操作；相

4、應(yīng)地，旋轉(zhuǎn)軸也稱(chēng)為真軸.H2O2中的C2這里α=180o，n=2給水分子作一次旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)操作：下面分析苯分子的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)元素：3C2和3C2’，C6為主軸共有18個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)動(dòng)作。[討論]NH3CH4BF3討論下列分子的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性：2.反映和對(duì)稱(chēng)面分子中若存在一個(gè)平面，將分子兩半部互相反映而能使分子復(fù)原，則該平面就是鏡面σ，這種操作就是反映.2.反映和對(duì)稱(chēng)面（對(duì)稱(chēng)動(dòng)作）（對(duì)稱(chēng)元素）反映是一種虛動(dòng)作例：垂直主軸：通過(guò)主軸：通過(guò)主軸且平分兩個(gè)C2軸試找出分子中的鏡面下列化合物有幾個(gè)對(duì)稱(chēng)面？[討論]3.對(duì)稱(chēng)中心如果從分子中的任一原子或原子團(tuán)經(jīng)

5、中心P等距離延長(zhǎng)得到具有相同的另一原子或原子團(tuán)，則稱(chēng)該分子具有對(duì)稱(chēng)中心。具有對(duì)稱(chēng)中心的分子為非手性分子。中心P3.反演和對(duì)稱(chēng)中心（對(duì)稱(chēng)動(dòng)作）（對(duì)稱(chēng)元素）例：P(x,y,z)P(-x,-y,-z)反映也是一種虛動(dòng)作指出下列化合物的中心對(duì)稱(chēng)位置：4.象轉(zhuǎn)和象轉(zhuǎn)軸（對(duì)稱(chēng)動(dòng)作）（對(duì)稱(chēng)元素）==例：例:例:[討論]下列分子的對(duì)稱(chēng)性(對(duì)稱(chēng)軸??,對(duì)稱(chēng)面??,對(duì)稱(chēng)中心??象轉(zhuǎn)軸??)1.對(duì)稱(chēng)與不對(duì)稱(chēng)判天地之美,析萬(wàn)物之理?！f子在所有智慧的追求中，很難找到其他例子能夠在深刻的普遍性與優(yōu)美簡(jiǎn)潔性方面與對(duì)稱(chēng)性原理相比.——李政道生物界的對(duì)稱(chēng)性蝴蝶

6、的四翅（每側(cè)兩個(gè)）左右對(duì)稱(chēng)長(zhǎng)瓣兜蘭(Paphiopedilumdianthum)兩側(cè)長(zhǎng)瓣左右對(duì)稱(chēng)卡特蘭(Cattleyalabiata)左右對(duì)稱(chēng)生物界的對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)的臉譜建筑藝術(shù)中的對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)的雪花自然規(guī)律的對(duì)稱(chēng)性分子軌道對(duì)稱(chēng)性守恒泡利原理電偶極躍遷選律ggguuguu不對(duì)稱(chēng)的宇宙星云北馬兜鈴(Aristolochiacontorta)右旋常青油麻藤(Mucunasempervirens)右旋蘿藦科杠柳(Periplocasepium)右旋自然界中的手性體與宇宙的不對(duì)稱(chēng)性盡管可以發(fā)現(xiàn)一些物體以對(duì)映異構(gòu)體存在，但真實(shí)世界通常顯示對(duì)其中

7、一種手征性更加偏愛(ài),生命有機(jī)體更加強(qiáng)烈地顯示這種偏愛(ài)。請(qǐng)注意山中騰類(lèi)植物絕大多數(shù)總是右旋向上爬。不對(duì)稱(chēng)的生命表現(xiàn)形式生物分子的手性甚至?xí)从车缴矬w的外形上．試留心觀察一下：自然界有無(wú)“左旋蝸?！?打假新問(wèn)題?——真假“牛魔王”你是假的……你是假的!對(duì)稱(chēng)性的自發(fā)破缺上帝是一個(gè)弱左撇子——WolfgangPauli化學(xué)教科書(shū)通常說(shuō)：除旋光方向相反外，對(duì)映異構(gòu)體有相同的物理性質(zhì)；除了對(duì)于旋光性試劑表現(xiàn)出不同的反應(yīng)性能外，對(duì)映異構(gòu)體有相同的化學(xué)性質(zhì).但是，現(xiàn)代科學(xué)中一直有一個(gè)未解之謎：為什么組成我們機(jī)體的重要物質(zhì)——蛋白質(zhì)都是由L-氨基

8、酸構(gòu)成？而構(gòu)成核糖核酸的糖又都是D型？大自然這種傾向性選擇的根源何在——它是純粹的偶然因素還是有著更深刻的原因？許多科學(xué)家都關(guān)注著自然界這一類(lèi)對(duì)稱(chēng)性破缺.1937年，Jahn與Teller指出，非線型分子不能穩(wěn)定地處于電子簡(jiǎn)并態(tài)，分子會(huì)通過(guò)降低對(duì)稱(chēng)