7.立体化学基础

有机--7.立体化学基础，如构造异构具有相同分子式的化合物，分子内原子或分子互相连接的方式和次序不同而产生的异构现象。

立体化学

• 同分异构体的分类
  • 构造异构
    • 具有相同分子式的化合物，分子内原子或分子互相连接的方式和次序不同而产生的异构现象
    • 碳架异构
      • 碳架不同而产生的异构现象
    • 位置异构
      • 官能团位置不同
    • 官能团异构
      • 官能团种类不同而产生的异构
    • 互变异构
      • 一个官能团改变为另一个官能团，两种官能团处在一种动态平衡
  • 立体异构
    • 由于分子内原子或集团在空间排列的方式不用而引起的异构现象
    • 构型异构
      • 分子内原子或集团在空间固定的排列顺序或方式
      • 顺反异构
      • 旋光异构
    • 构象异构
      • 具有一定构型的分子由于单键的旋转和扭曲使分子内原子或集团在空间产生不同的排列现象
• 分子模型的表示方法
  • 费歇尔投影式
    • 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子位于纸平面。
    • 横线表示与C*相连的两个键指向纸平面的前面，竖线表示 指向纸平面的后面(横前竖后)
    • 使主碳链竖向排列 ，编号最小的碳原子写在竖线上端
    • 书写规则
    • 一个模型可有多个费歇尔投影式
    • 投影式在纸平面上平移或旋转90°的偶数倍其构型不改变，纸平面上旋转90°的奇数倍，其构型改变
    • 投影不能离开纸平面翻转，否则其构型改变
    • 中心原子任两个原子或集团经偶数次交换，不改变原分子的构型，经奇数次交换，改变分子的构型
    • 在投影式中保持任意一基团的位置不变，其他三基团顺时针或逆时针调换位置，其构型不变
    • 基本法则
  • 锯架投影式
    • 实线表示在纸平面上个的价键，虚线表示伸向纸后面的价键，楔形线表示伸向纸前面的价键。
  • 纽曼投影式
    • 离视线近的碳原子用点表示，离视线远的碳原子用圈表示
• 平面偏振光和比旋光度
  • 偏振光
    • 光波的振动方向和传播方向相互垂直
    • 平面偏振光
      • 仅在一个平面上振动的光
    • 偏振面
      • 偏振光振动所在的平面
    • 旋光性或光学活性
      • 偏振光在物质中通过，有些物质会使偏振光或偏振面发生旋转
    • 旋光性物质或光学活性物质
      • 是偏振光发生旋转的物质
    • 左旋体和右旋体
      • 使偏振光向左或向右旋转一定的角度
    • 旋光度
      • 旋光性物质是偏振面向左或向右旋转一定的角度
  • 旋光仪和比旋光度
    • 常用比旋光度表示一个物质的旋光特性
    • 比旋光度是旋光性物质特有的物理常数。测定比旋光度，鉴定旋光性物质，也可以用来测定旋光性物质的浓度或含量。
• 分子的手性和对称因素
  • 分子的手性
    • 对映异构体（对映体）
      • 具有实物和镜像的对应关系，不能完全重合的两种分子
    • 手性/手性分子/非手性分子
      • 不能与自身镜像重叠的特性
    • 手性分子必定有旋光 性，有旋光性的分子必定是手性分子
    • 手性碳原子：与四个不同的原子或基团 相连碳原子。用C*表示。
    • 含有一个手性碳原子的分子一定具有手性。含有多个手性 碳原子的分子不一定都具有手性，而不含手性碳原子的分 子也不一定不具有手性
  • 分子的对称因素
    • 对称面
      • 假如一个分子能被一个假想的平面切分为具有镜像和实物的两部分
    • i:对称中心
      • 分子中心有一点，当将分子中的任一原子或基团与这个点连线延长到相等的距离就能遇到相等的原子或基团时，这个点就称为该分子的对称中心
    • C：对称轴,二重对称轴
      • 如果通过分子画一直线，当分子以此直线为轴旋转一定角度后，可以得到和原来分子相同的形象
    • 分子中不含对称面和对称中心，一定是手性分子
• 含一个手性碳原子的化合物的构型
  • 手性碳原子
  • 对映体的构型标记
    • D/L构型标记法（费曼构型法）
      • D:-OH在右侧
      • 在糖和氨基酸中较为普遍使用
    • R/S构型标记法
      • 先把手性碳原子所连接的四个基团按次序规则排列。假设：a>b>c>d
      • 将最小的基团d放在最远处 ，其他三个基团若a→b→c 由大到小是顺时针的方向，则构型为R；反之，为S。
      • 当次序最小的基团处于竖线时，其余三个基团顺时 针减小为R 、逆时针为S。
      • 次序最小的基团处于横线时，其余三基团顺时针为S、 逆时针为R
    • 对映体D/L构型和R/S构型与旋光方向之间没有必然联系，左旋右旋需要旋光仪测定
  • 对映异构体及外消旋体
    • 外消旋体（旋光度为零）
      • 等量左旋体和右旋体组成的混合物
      • 左旋右旋的物理性质一般相同
      • 外消旋体的化学性质一般与对映异构体相同，物理性质略有差异
    • 对映体的异同点: 物理性质和化学性质一般都相同，比旋光度 等值反向（2）在手性环境条件下，对映体会表现出某些不同的性质，如反应速度有差异，生理活性不同等。
  • 对映体过量和光学纯度
    • 子主题
    • 子主题
• 含两个手性碳原子化合物的对映异构体
  • 含两个不相同手性碳原子化合物的对映异构体
    • 旋光度不同，物理性质不同
    • 非对映异构体
    • 差向异构体
      • 含多个手性碳的旋光异构体中，只有一个手性碳原子的构型相反，而其他手性碳原子的构型相同的异构体之间
    • 赤型/苏型
      • 两个手性碳原子上如有相同的原子或基团，它们在同一侧的称为赤型
    • 分子中n个不相同的手性碳原子时，有二的n次方个旋光异构体
  • 含两个相同手性碳原子化合物的对映异构体
    • 内消旋体
      • 两个手性碳原子的旋光度相同，旋光方向相反，正好相抵消失去旋光性。即分子内存在对称面
    • 内消旋体和外消旋体的区别
      • 相同点：都不旋光 不同点：内消旋体是一种纯物质，外消旋体是两个对映体的等量混合物，可拆分开来。
• 脂环化合物的立体异构简介
  • 找对称面和对称点
• 不含手性碳原子的对映异构
• 制备单一手性化合物的方法
• 立体化化学在研究反应机理中的作用