手性分子R_S构型的判定方法
选修三 分子结构与性质
第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。 3．说出δ键和π键的明显差别和一般规律。 教学重点、难点： 价层电子对互斥模型 教学过程： [复习引入] NaCl、HCl的形成过程
中药化学习题集第二章糖与苷 吴立军
第二章糖和苷 一、写出下列糖的Fisher投影式和Haworth投影式 （寡糖只写Haworth投影式） 1.β-D-葡萄吡喃糖 2.α-L-鼠李吡喃糖 3.β-D-甘露吡喃糖 4.α-L-阿拉伯呋喃糖 5.β-D-木吡喃糖 6.β-D-核呋喃糖 7.β-D-半乳吡喃糖8.β-D-果呋喃糖 9.α-L-呋吡喃糖10.β-D-葡萄吡喃糖醛酸11.β-D-半乳吡喃糖醛酸12.新橙皮糖 13.芦丁糖14.蔗糖 15.樱草糖16.麦芽糖 17.槐糖18.海藻糖 19.棉子糖20.槐三糖 投影式如下： 1.β-D-葡萄吡喃糖 2.α-L-鼠李吡喃糖 3.β-D-甘露吡喃糖 4.α-L-阿拉伯呋喃糖 5.β-D-木吡喃糖 6.β-D-核呋喃糖 7.β-D-半乳吡喃糖8.β-D-果呋喃糖
9.α-L-呋吡喃糖10.β-D-葡萄吡喃糖醛酸11. β-D-半乳吡喃糖醛酸12.新橙皮糖 13.芦丁糖14.蔗糖 15.樱草糖
16.麦芽糖 17.槐糖18.海藻糖 19.棉子糖 20.槐三糖
二、名词解释 1. 1C和C1构象式 2.N和A构象式 3.1C4和4C1构象式 4.β构型、α构型 5.D构型、L构型 6.相对构型、绝对构型 7.吡喃型糖、呋喃型糖8.低聚糖、多糖 9.Molish反应10.还原糖、非还原糖 11.乙酰解反应12. 酶解反应 13.β-消除反应14.Smith降解（过碘酸降解）15.苷化位移16.端基碳 17.前手性碳18.Bio-gel P 19.苷化位移中的同五异十其余七 解析： 1、2、3 吡喃型糖在溶液或固体状态时，其优势构象是椅式，以C2、C3、C5、O四个原子构成的平面为准，当C4在面上，C1在面下时，称为4C1，简称为C1式或N式;当C4在面下，C1在面上时，称为1C4，简称为1C式或A式。 4、α、β表示相对构型，当C1-OH和C5（六元氧环糖-吡喃糖）或C4（五元氧环糖-呋喃糖）上的大取代基为同侧的为β型，为异侧的为α型。 5、D、L表示绝对构型，在Haworth式中，看不对称碳原子C5（吡喃糖）或C4（呋喃糖）上大取代基的方向，向上的为D，向下的为L。 6、相对构型：与包含在同一分子实体的任何其他手性中心相关的任何手性中心的构型。 绝对构型：当一个构型式按规定表达一个立体异构体时,若确定的立体异构体的真正构型与构型式所表达的构型相同时，则这种构型式所表示的构型称为绝对构型。 7、呋喃型糖：糖在形成半缩醛或半缩酮时，五元氧环的糖称为呋喃型糖。 吡喃型糖：糖在形成半缩醛或半缩酮时，六元氧环的糖称为吡喃型糖。 8、低聚糖：由2-9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖称为低聚糖。 多糖：由十个以上单糖通过苷键连接而成的糖称为多糖。 9、Molish反应：糖在浓H2SO4（硫酸）或浓盐酸的作用下脱水形成糠醛及其衍生物与α-萘酚作用形成紫红色复合物，在糖液和浓H2SO4的液面间形成紫环，因此又称紫环反应。 10、还原糖：具有游离醛基或酮基的糖。 非还原糖：不具有游离醛基或酮基的糖。 11、乙酰解反应：乙酰解所用的试剂是醋酐和酸，反应机制与酸催化水解相似，但进攻的基团是CH3CO+而不是质子，乙酰解反应可以确定糖与糖的连接位置。 12、酶解反应：酶催化水解具有反应条件温和，专属性高，根据所用酶的特点可确定苷键构型，根据获得的次级苷、低聚糖可推测苷元与糖及糖与糖的连接关系，能够获得原苷元。 13、β-消除反应：在一个有机分子里消去两个原子或者基团的反应。根据两个消去基团的相对位置分类，若在同一个碳原子上，称为1,1消除或者α-消除。如果
分子的几何构型优化计算
分子的几何构型优化计算（2）Molecular Modelling Experiments (2) (Gaussian98) 1.优化目的： 对分子性质的研究是从优化而不是单点能计算开始。这是因为我们认为在自然情况下分子主要以能量最低的形式存在。只有能量最低的构型才能具有代表性，其性质才能代表所研究体系的性质。在建模过程中，我们无法保证所建立的模型有最低的能量，所以所有研究工作的起点都是构型优化，要将所建立的模型优化到一个能量的极小点上。只有找到合理的能够代表所研究体系的构型，才能保证其后所得到的研究结果有意义。 分子性质研究的一般模式: 2 高斯中所用到的一些术语的介绍 Gaussian98的界面
2.1势能面 在不分解的前提下，分子可以有很多个可能的构型，每个构型都有一个能量值，所有这些可能的结构所对应的能量值的图形表示就是一个势能面，势能面描述的是分子结构和其能量之间的关系，以能量和坐标作图。根据分子中的原子数和相互作用形式，有可能是二维的，也有可能是多维的。势能面上的每一个点对应一个具有一个能量的结构。能量最低的点叫全局最小点，局域最小点是在势能面上某一区域内能量最小的点，一般对应着可能存在的异构体。鞍点是势能面上在一个方向有极大值而在其他方向上有极小值的点，通常对应的都是过渡态。优化的目的就是找到势能面上的最小点，因为这个点所对应的构型能量最低，是最稳定的。 2.2确定能量最小值 构型优化就是找体系的最小点或鞍点。能量的一阶导（也就是梯度，注意在数学中，一阶导表示着函数的变化趋势，一阶导为零就表明找到了极值点，这是确定最小值的数学基础）是零，这表明在这个点上的力也是零（因为梯度的负值是力）。我们把势能面上这样的点称为静态点（也就是上面所说的极小点）。所有成功的优化都会找到一个静态点，虽然有时找到的静态点并不是想要的静态点。 程序从输入的分子构型开始沿势能面进行优化计算，其目的是要找到一个梯度为零的点。计算过程中，程序根据上一个点的能量和梯度来确定下一步计算的方向和步幅。梯度其实就是我们所说的斜率，表示从当前点开始能量下降最快的方向。以这种方式，程序
多糖高级结构研究方法
1. 红外光谱法（IR） 红外光谱在多糖的结构分析上的应用主要是确定糖苷键的构型以及常规官能团。如：多糖化合物在890cm- 1处吸收是β-吡喃糖苷键特征峰，而820 cm- 1和850cm- 1则是α-吡喃糖苷键特征峰。 2.核磁共振法( NMR) 主要用于确定多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。 3. 原子力显微镜（AFM） 该技术是在扫描隧道显微镜( STM )基础上发展起来的一种新颖的物质结构分析方法。其用很尖的探针扫描待测样品表面, 探针附在一根可活动的微悬臂的底端上, 当探针与样品接触时, 产生的微小作用力引起微悬臂的偏转, 通过光电检测系统对微悬臂的偏转进行检测和放大, 信号经过转换可得到样品的三维立体图像。 如：该技术研究了香菇多糖在不同浓度NaOH 溶液下构型和构象的转变。 4. X- 射线衍射法(XRD) X - 射线衍射法可得到晶体的晶胞参数和晶格常数, 再加上立体化学方面的信息，包括键角、键长、构型角和计算机模拟, 就可以准确的确定多糖的构型。 5. 圆二色谱( CD) 从CD 可以知道绝对构型、构象等信息, 是研究多糖的三维结构的有效办法。中性多糖因缺少一般紫外区可提供信息的结构, 难以直接得到由CD 谱提供的结构信息，通常可进行衍生化或者将多糖与刚果红络合后测定。 6. 快原子轰击质谱( FAB - M S) FAB- MS适合于分析极性大、难挥发、热不稳定的样品。在快原子轰击过程中, 样品通过正离子方式增加一个质子或阳离子, 或通过负离子方式失去一个质子产生准分子离子作为谱图的主要信号, 并给出反映连接顺序等信息的碎片。因此FAB- MS可用来测定寡糖链的分子量。通过FAB- MS形成[M - H ] - 离子是确定寡糖中单糖组成的一种方便的方法。 7. 气质联用(GC - M S) 气相色谱与质谱联用可以得到有关单糖残基类型、链的连接方式、糖的序列和糖环形式、聚合度等多种结构信息。气相色谱要求试样具有良好的挥发性和热
判断分子的构型
二、判断分子构型——价层电子对互斥理论（VSEPR） 现代化学的重要基础之一是分子（包括带电荷的离子）的立体结构。实验测出，SO3分子是呈平面结构的，O—S—O的夹角等于120o，而SO32－离子却是呈三角锥体，硫是锥顶，三个氧原子是三个锥角，象一架撑开的照相用的三角架。又例如SO2的三个原子不在一条直线上，而CO2却是直线分子等等。价层电子对互斥理论用以预测简单分子或离子的立体结构，我们不难学会用这种理论来预测和理解分子或离子的立体结构，并用来进一步确定分子或离子的结构。 价层电子对互斥理论认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。这样也就决定了分子的空间结构。也正因此，我们才可以用价层电子对很方便地判断分子的空间结构。例如：甲烷分子（CH4），中心原子为碳原子，碳有4个价电子，4个氢原子各有一个电子，这样在中心原子周围有8个电子，4个电子对，所以这4个电子对互相排斥，为了使排斥力最小，分子最稳定，它们只能按正四面体的方式排布。这样就决定了CH4的正四面体结构。 利用VSEPR推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下： ①确定中心原子A价层电子对数目。中心原子A的价电子数与配位体X提供共用的电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。例如BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个电子，共6个电子，所以B 原子价层电子对数为3。计算时注意：(ⅰ)氧族元素（ⅥA族）原子作为配位原子时，可认为不提供电子（如氧原子有6个价电子，作为配位原子时，可认为它从中心原子接受一对电子达到8电子结构），但作为中心原子时，认为它提供所有的6个价电子。(ⅱ)如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43－离子中P原子的价层电子数应加上3，而NH4＋离子中N原子的价层电子数则应减去1。(ⅲ)如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。如NO2分子中N原子有5个价电子，O原子不提供电子。因此中心原子N价层电子总数为5，当作3对电子看待。 ②确定价层电子对的空间构型。由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：
分子的性质
分子的性质 《选修三第二章第三节分子的性质》导学案（第3课时）学习 时间 2011 — 2012学年上学期周【课标要求】知识与技能要 求： 1、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。2、了解“手性 分子”在生命科学等方面的应用。3、能用分子结构的知识解释无机 含氧酸分子的酸性。【复习】分子的极性判断标准，分子间作用力 对物质性质的影响。【阅读与思考】阅读教材P50“溶解性”部分内容，什么事“相似相容”原理？溶解度影响因素？“相似相容”原理有 何应用？【思考与交流】1．比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎 样用相似相溶规律理解它们的溶解性不同？ 2．为什么在日常生活 中用有机溶剂(乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水？ 3．在一个小试管里 放入一小粒碘晶体，加入约5 mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性(若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验)。在碘水溶液中加入约1 mL四氯化碳(CCl4)，振荡试管，观察 碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的四氯化碳溶液。再向试管里加入 1mL浓碘化钾(KI)水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在 水溶液里可发生如下反应：I2＋I－===I－3。实验表明碘在纯水还 是在四氯化碳中溶解性较好？为什么？【实践】每个同学亮出自己 的左又手。看能否完全重合？【科学史话】P52-53【回顾与思考】 H2S04和HN03是强酸，而H2S03和HN02是弱酸，即从酸性强弱 来看：H2S03
有机化学中绝对构型的确定(新方法)
立体化学中确定R/S构型的一种方法 引：首先申明一点，这是我在一本杂志上看到的一种确定构型的办法。作者是南京信息工程大学的一位教授。我看着觉得不错，就简单记在了纸上。然后制作成PDF格式。初学立体化学，对立体结构在脑子中还不是很熟悉，立体感较差。如按书本上的方法来，将最小基团放在最后面，，然后根据基团由大到小，假设顺时针，则为R，逆时针则为S。但给你的结构式最小基团不在最后面是很正常的事情。所以还要进行旋转，画成fisher结构来确定。故绝对构型弄错是常有的事情（特别对于透视式来说，我学的时候经常弄错）。但本方法简单明了，绝对好用。（否则也不会我花了大概一个半小时整理，结构用chemdraw画的，平时不大画，很慢）。 常见用来表示立体构型的的方法有：①费舍尔投影式②锯架式③透视式（或伞形式）④纽曼式。 具体方法： ①用次序规则将四个基团由高到低排序，并依次编号为4,3,2,1。 ②对于费舍尔式，可任意取三个基团；对于其他构型式，取就近的三个基团（即将离观察者最远的那个基团排除） ③按优先顺序将选取的三个基团由高到低旋转，当未选基团为奇数，且顺时针时，则为R，逆时针则为S；基团为偶数时则相反。 （对于纽曼式，锯架式，当后面的那个C有手型需要确定绝对构型时，显然，未选取基团是靠近观察者的那个，此时观察另外三个基团的旋转顺序较为方便，但与上述方法恰好相反，故有上述方法确定构型后，真实构型应相反。）
注：原文在表达选取三个基团时，如此描述，【任意选取三个就近而便于观察旋转的基团】。我将其理解为：先使三基团就近，但基团大小是无所谓的，故有任意一说。任意是指基团任意，而非选取基团时可以任意选。这在下面的例子中可以看出来。 原文有八个例子，现举典型的五个。（有几个是我改编的，解析是我写的简单分析，不是很好。但勉强可以理解） 例一： 解析：根据以上所述，4,3,2,1，分别为氨基，羧基，甲基和氢原子。任意的选三个。这里例如选4,2,1。则未选基团为3，为奇数。4,2,1旋转为逆时针，故为S。 例二： 解析：首先确定4,3,2,1，分别为羟基，氨基，甲基和氢。按就近原则，未选基团为羟基（偶数），旋转为顺时针，故为S。 例三： 解析：先分析前面那个手型碳。选取氢，羧基和氯原子。R。重点看后面那个。以羟基羧基，
中药化学习题集第二章糖与苷吴立军
第二章糖与苷 一、写出下列糖得Fisher投影式与Haworth投影式 （寡糖只写Haworth投影式） 1.β-D-葡萄吡喃糖2、α-L-鼠李吡喃糖 3.β-D-甘露吡喃糖4、α-L-阿拉伯呋喃糖5.β-D-木吡喃糖6、β-D-核呋喃糖 7.β-D-半乳吡喃糖8、β-D-果呋喃糖 α-L-呋吡喃糖10、β-D-葡萄吡喃糖醛酸11.β-D-半乳吡喃糖醛酸12、新橙皮糖 13.芦丁糖14、蔗糖 15.樱草糖16、麦芽糖 17.槐糖18、海藻糖 19.棉子糖20、槐三糖 投影式如下： 1.β-D-葡萄吡喃糖2、α-L-鼠李吡喃糖 3.β-D-甘露吡喃糖4、α-L-阿拉伯呋喃糖
5、β-D-木吡喃糖 6、β-D-核呋喃糖 7、β-D-半乳吡喃糖8、β-D-果呋喃糖 9、α-L-呋吡喃糖10、β-D-葡萄吡喃糖醛酸11、β-D-半乳吡喃糖醛酸12、新橙皮糖 13.芦丁糖14、蔗糖
15、樱草糖 16、麦芽糖 17、槐糖18、海藻糖 19.棉子糖
20、槐三糖 二、名词解释 1、1C与C1构象式 2、N与A构象式 3、1C4与4C1构象式 4、β构型、α构型 5.D构型、L构型6、相对构型、绝对构型 7、吡喃型糖、呋喃型糖8、低聚糖、多糖 9.Molish反应10、还原糖、非还原糖 11.乙酰解反应12、酶解反应 β-消除反应14、Smith降解（过碘酸降解）15.苷化位移16、端基碳 17.前手性碳18、Bio-gel P
19.苷化位移中得同五异十其余七 解析： 1、2、3 吡喃型糖在溶液或固体状态时，其优势构象就是椅式，以C2、C3、C5、O四个原子构成得平面为准，当C4在面上，C1在面下时，称为4C1，简称为C1式或N式;当C4在面下，C1在面上时，称为1C4，简称为1C式或A式。 α、β表示相对构型，当C 1-OH与C5（六元氧环糖-吡喃糖）或C4（五元氧环糖-呋喃糖）上得大取代基为同侧得为β型，为异侧得为α型。 D、L表示绝对构型，在Haworth式中，瞧不对称碳原子C5（吡喃糖）或C4（呋喃糖）上大取代基得方向，向上得为D，向下得为L。 6、相对构型：与包含在同一分子实体得任何其她手性中心相关得任何手性中心得构型。 绝对构型：当一个构型式按规定表达一个立体异构体时,若确定得立体异构体得真正构型与构型式所表达得构型相同时，则这种构型式所表示得构型称为绝对构型。秽腡鄶肿课宮兴。 7、呋喃型糖：糖在形成半缩醛或半缩酮时，五元氧环得糖称为呋喃型糖。 吡喃型糖：糖在形成半缩醛或半缩酮时，六元氧环得糖称为吡喃型糖。 8、低聚糖：由2-9个单糖通过苷键结合而成得直链或支链聚糖称为低聚糖。 多糖：由十个以上单糖通过苷键连接而成得糖称为多糖。 Molish反应：糖在浓H 2SO4（硫酸）或浓盐酸得作用下脱水形成糠醛及其衍生物与α-萘酚作用形成紫红色复合物，在糖液与浓H2SO4得液面间形成紫环，因此又称紫环反应。锟阉瓏醬閭殘際。 10、还原糖：具有游离醛基或酮基得糖。
Gaussian中分子的几何构型.
Gaussian中分子的几何构型 分子的几何构型 ************************************ 分子的几何构型（Molecular Geometry） ************************************ 分子的平衡构型（molecular equilibrium geometry）是分子电子能量和核间排斥能 量最小时分子的核排列。 分子势能 一个含有N个原子核的非线性分子的几何构型可以用3N-6个独立的核坐标决定，分子 的电子能量，U(q1,q2,…,q3N-6)是这些坐标的函数。 U = Ee +VNN 注意到3个平移和3个转动自由度（线性分子的转动自由度为2）对U是没有贡献的，因 此对一个双原子分子，U的表达式中仅仅保护一个变量，即两个核之间的距离，U?。 对一个多原子分子，U是每两个原子核之间距离的函数，是分子势能面（potential energy surface, PES）的一部分。对某一特定的分子核排列下U的计算被成为单点 （single-point）计算，因为这一计算仅仅涉及到分子PES上的一个点。 一个大分子可能在其PES上有多个极小点，对应于不同的平衡构象和鞍点。 分子构象（molecular conformation）可以通过指定围绕单键的二面角的指得到。在 能量极小点处的分子构象称为构型（conformer）。 几何构型优化 从初始几何构型出发寻找U的极小值的过程称几何构型优化（geometry optimization） 或者能量极小化（energy minimization）。极小化的算法同时计算U和U梯度。 在一个局部最小点，U的3N-6个偏微分都是0。PES上▽U = 0的点称为稳定点（statio nary point）或者判据点（critical point），它可以是极小点，极大点或者鞍点。 除了▽U之外，一些最小化方法使用到U的二阶偏微分，从而生成Hessian矩阵，又称为 力常数（force constant）矩阵，因为d^2U/Qi^2 = fi为力常数。 如果一个稳定点是电子能量面上的一个极小点，其力常数矩阵的所有特征值都是正值 。然而，若一个稳定点是过渡态（transition state, TS），其中一个特征值是负值。 Newton-Rapson Newton-Rapson方法是一种非常有效的寻找多变量函数的局部极小点的算法，它将函 数用Taylor展开到二次项，包括函数的一次和二次微分，并以此作为函数的近似。 Quasi-Newton-Rapson 计算自洽场（self consistent field, SCF）能量的二阶微分是非常耗时的，因此在 优化时经常使用一种修正的方法，即quasi-Newton（或quasi-Newton-Rapson）方法。 这种方法在每一步优化中通过计算梯度对Hessian值进行初始估算。 优化方法 为了优化几何构型，要先对平衡构型做一个估算，通常使用键长和键角的经验值。此外，我们还要选择
手性分子与旋光性
手性分子和旋光性 一、手性分子与非手性分子 不具有对称面和对称中心的分子有一个重要的特点，就是实体和镜象不能重叠，其关系正和左、右手的关系相似，因此现在普遍地称这类分子为手 它可以写出结构式(i)和(ii)，(i)和(ii)与左、右手一样具有实体和镜象的关系，因此乳酸是一个手性分子。实体和镜象互称为对映体。一对对映体从表观上看，它们是“非常对称”的，这种实体和镜象不能重叠的而表观上或结构上又“非常对称”的关系可看作是一种“特殊的对称”。 从对称因素考虑，乳酸只有一个C 简单对称轴，任何一个物体或分子旋转360° 1 (n=1)时，都可复原。为了和许多其它只具有C n＞1简单对称轴的手性分子区别开来，所以把这种手性分子称为不对称分子，而后者称为非对称分子。 乳酸分子还有一个特点，它的一个碳原子和四个不同的基团相连，这种碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子，氮、磷、硫原子也可连接不同的基团，这种原子，均可称为手性中心。现在已知绝大多数手性分子(不对称分子)含有一个或多个不对称碳原子，但并不能因此就将含有手性碳原子作为产生手性分子的绝对条件，产生手性分子的必要与充分条件是实体和镜象不能重叠。
二、对映体和光活性 实体和镜象不能重叠的分子成为一对对映体。这二者的物理性质及化学性质，如溶解度、熔点、密度、焓等，都是相同的。它们的化学反应性能也是相同的，只有在特殊的环境下，如在手性溶剂或试剂存在下，才表现出差异，生物体内的大多数反应是在手性的环境下进行的。但一对对映体对偏振光的作用不同，一个可以把偏振光向左旋，另一个则把偏振光向右旋，而非手性分子对偏振光没有这种作用，因此手性分子又称为光活性分子。光活性并不是手性分子的唯一特征，个别手性分子显示不出旋光性来，因此用手性这个名词，就更恰当一些。偏振光是检查手性分子的一种最常用的方法，因此需要对它略加讨论。 普通的光线含有各种波长的射线，是在各个不同的平面上振动的，图3-1(i)代表一束光线朝着我们的眼睛直射过来，它包含有在各个平面上(如A，B，C，D…)振动的射线，假若使光线通过一个电气石制的棱镜，又叫尼可尔(Nicol)棱镜，一部分射线就被阻挡不能通过，这是因为这种棱镜具有一种特殊的性质，只有和棱镜的晶轴平行振动的射线才能全部通过。假若这个棱镜的晶轴是直立的，那么只有在这个垂直平面上振动的射线才可通过，这种通过棱镜的光叫做平面偏光。图3-1(ii)表示凡在虚线平面上振动的射线都将受到全部地或者部分地阻挡。图3－1(iii)表示通过棱镜的光线是仅含有在箭头所示平面上振动的偏光。 用两块电气石制的棱镜放在眼睛和一个光源之间，若两个棱镜的轴彼此平行，则通过第一个棱镜的射线也可通过第二个棱镜，我们看到的是透明的图3-2(i)，若两个棱镜的轴互相垂直，通过第一个棱镜的射线就不能通过第二个棱镜，此时看到两镜相交处是不透明的［图3-2(ii)］。电气石棱镜对于光的作用可以用一本书和一
四化学键理论与分子几何构型
四、化学键理论与分子几何构型 1. (1) ，(I)的稳定性大于(Ⅱ)。 (2) C O O O N O C O O O N O O (I) O C O O N O O C O O O N O O (II) O N O O C O O O N O O C O O (III) O N O O C O N O O C O O (IV) 第(III)式最稳定。 (3) Cu + + NO 2–+ 2H + Cu 2+ + NO + H 2O (4) 若压强降到原来的2/3，则说明3 mol NO 变成2 mol 气态物质： 3NO NO 2 + N 2O ，又由于2NO 2N 2O 4，所以最后的气体总压还要略小于原压的2/3。 2. N N N N N N N N N (IV) (V) (II)、(V)不稳定，舍去，(I)比(III)、(IV)稳定。 N (a)N (b)N (c) N (d)N (e) N (a)—N (b)的键级为5/2~3, N (b)—N (c)的键级为1～3/2, N (c)—N (d)的键级为1～3/2，N (d)—N (e)的键级为5/2～3。 N 5+有极强的氧化性。应在液态HF 中制备N 5+。 3. ArCl + OF + NO + PS + SCl + 键级： 1 2 3 3 2 ArCl +键级最小，最不稳定；虽然NO +与PS +的键级都是3，但NO +是2p —2p 轨道重叠的π键，而PS +是3p —3p 轨道重叠的π键。前者重叠程度大，E π大，所以NO +比PS +稳定，即NO +离子最稳定。 4. (1) B 3N 3H 6 N H H H H H N B N B B H H H H H H N B B H N B N O N O O O N O O (I)(II) N N N N N N N N N N (I) (II) N N N N N (III)
化学键理论与分子几何构型例题
170℃ 四、化学键理论与分子几何构型 1. NO 的生物活性已引起科学家高度重视，它与O 2－ 反应，生成A 。在生理pH 条件下， A 的t 1/2= 1～2秒。 (1) 写出A 的可能的Lewis 结构式，标出形式电荷。判断它们的稳定性。 (2) A 与水中的CO 2迅速一对一地结合，试写出此物种可能的路易斯结构式，表示 出形式电荷，判断其稳定性。 (3) 含Cu +的酶可把NO 2－ 转化为NO ，写出此反应方程式。 (4) 在固定器皿中，把NO 压缩到100atm ，发现气体压强迅速降至略小于原压强的 2/3，写出反应方程式，并解释为什么最后的气体总压略小于原压的2/3。 2. 试画出N 5+离子的Lewis 所有可能结构式，标出形式电荷，讨论各自稳定性，写出各 氮原子之间的键级。你认为N 5+的性质如何？它应在什么溶剂中制得。 3. 在地球的电离层中，可能存在下列离子：ArCl +、OF +、NO +、PS +、SCl +。请你预测 哪一种离子最稳定？哪一种离子最不稳定？说明理由。 4. 硼与氮形成类似苯的化合物，俗称无机苯。它是无色液体，具有芳香性。 (1) 写出其分子式，画出其结构式并标出形式电荷。 (2) 写出无机苯与HCl 发生加成反应的方程式 (3) 无机苯的三甲基取代物遇水会发生水解反应，试判断各种取代物的水解方程式， 并以此判断取代物可能的结构式。 (4) 硼氮化合物可形成二元固体聚合物，指出这种聚合物的可能结构，并说明是否具 有导电性。 (5) 画出Ca 2(B 5O 9)Cl·2H 2O 中聚硼阴离子单元的结构示意图，指明阴离子单元的电 荷与硼的哪种结构式有关。 5. 用VSEPR 理论判断下列物种的中心原子采取何种杂化类型，指出可能的几何构型。 (1)IF 3 (2)ClO 3－ (3)AsCl 3(CF 3)2 (4)SnCl 2 (5)TeCl 4 (6)GaF 63 － 6. 试从结构及化学键角度回答下列问题：一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸等分子 (1) 画出各分子的立体构型，并标明各原子间成键情况（σ、π、Πm n ） (2) 估计分子中碳—氧键的键长变化规律 7. 近期报导了用二聚三甲基铝[Al(CH 3)3]2 (A)和2, 6—二异丙基苯胺(B)为原料，通过 两步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物(D)： 第一步：A + 2B === C + 2CH 4 第二步：□C □D + □CH 4（□中填入适当系数）请回答下列问题： (1) 分别写出两步反应配平的化学方程式（A 、B 、C 、D 要用结构简式表示 (2) 写出D 的结构式 (3) 设在第一步反应中，A 与过量B 完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后
糖的构型及其画法
、单糖的结构 表示单糖结构式的三种方法：Fischer 投影式、Haworth 投影式和优势构象 1 、葡萄糖（Fischer 投影式）D, L 表示相对构型 结构式中，位号最大、离羰基最远的手性碳原子的羟基在右侧为 D 型；羟基 在左侧的为L 型 CH 2OH D-葡萄糖 2、Fischer 投影式不能表示单糖在水溶液中的真实存在形式，因此有了 Haworth 投影式。 Haworth 投影式中，C4位羟基在面下为D 型，在面上则为L 型 单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，形成一对端基差向异构体，有 a 、B 二种构型 3 、虽然Haworth 式表示方法较Fischer 式有所改进，但它仍然是一种简化 了的方式，尚不能完全表达糖的真实存在状态。经实验证明葡萄糖在溶液或固体 状态时其优势构象是椅式 当C 4在面上，G 在面下，称C1式（通常绝大多数单糖的优势构象是 C1式） 当C 4在面下，C 在面上，称1C 式 CHO H --------- OH CHO HO --------- H —— OH 5 H HO H HO OH —H —OH 5 H CH 2OH L-葡萄糖 端基碳上的羟基与 C4羟基在同侧称 CH 2OH 3 -D-葡萄糖 CH 2OH a -D-葡萄糖
处于横键上，1C 式时，在竖键 然后通过GC 比较与标准单糖D 和L 型单糖衍生物的比移值，比移植相同的即为 构型相同，反之亦然。 2、 H PLC 法 3、 手性柱色谱法 4、 手性检测器法 5、旋光比较法 将苷或糖类化合物全水解后，采用各种分离手段得到单体 对于B D 型和a -L 型葡萄糖 , 对于a -D 型和俟L 型葡萄糖，当优势构象为 C1式时, G-OH 在环的面下, 处于竖键上，1C 式时，在横键 竖键和横键的具体写法：1、横键与环上的键隔键平行; 2、横键与竖键在环 的面上面下交替排列。 例: (E)-2,3,5,4 '-四羟基二苯乙烯-2- O-B -D-葡萄糖苷 1、GC 法将单糖与手性试剂反应, （相当于在糖中引入一个新的手性中心） 5 4 2 1C 式 G-OH 在环的面上, 单糖的绝对构型如何测定
判断分子空间几何构型的简单方法
判断分子空间几何构型的简单方法 电子对数目成键电子对 数目孤电子对数 目 分子的空间 构型 实例 2 2 0 直线型二氧化碳 3 3 0 三角形三氟化硼 2 1 V型二溴化锌4 4 0 四面体甲烷 3 1 三角锥氨气 2 2 V型水 5 5 0 三角双锥五氯化磷 4 1 变形四面体四氟化硫 3 2 T型三氟化溴 2 3 直线型二氟化氙6 6 0 八面体六氟化硫 5 1 四角锥五氟化碘 4 2 正方形四氟化氙以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配
位原子中氢原子的个数。 当配位原子中没有氢原子且V≥16时：V=8n＋2m，G=m＋n 例：CO2分子构型的判断 V=4＋6×2=8n＋2m，这里n=2，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋2=2，所以CO2的分子构型为直线型 BF3分子构型的判断 V=3＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋3=3，所以BF3的分子构型为三角形 PCl5分子构型的判断 V=5＋7×5=8n＋2m，这里n=5，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋5=5，所以PCl5的分子构型为三角双锥 SF4分子构型的判断 V=6＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=1, ∴G=m＋n=1＋4=5，所以SF4的分子构型为变形四面体 BrF3分子构型的判断 V=7＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=2, ∴G=m＋n=2＋3=5，所以BrF3的分子构型为T型 SF6分子构型的判断 V=6＋7×6=8n＋2m，这里n=6，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋6=6，所以SF6的分子构型为八面体 XeF4分子构型的判断
分子的性质(知识点总结+典例导析)
分子的性质 【学习目标】 1、知道极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构会判断极性分子和非极性分子。 2、理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。 3、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。 4、了解“手性分子”的结构及其在生命科学等方面的应用。 5、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。 【要点梳理】 要点一、共价键的极性--极性键和非极性键 1、分类依据： 共用电子对是否偏移，发生偏移为极性键；不发生偏移为非极性键。 说明：极性键中共用电子对偏向的一方带负电荷用δ－表示；共用电子对偏离的一方带正电荷用δ＋表示。 2、判断技巧： 形成共价键的两原子是否为同种原子，如相同，为非极性键；如不同，为极性键。 原子电负性(元素非金属性)差值越大的，共用电子对偏移程度大，键的极性就越大。 要点诠释：化学键类型和物质类别的关系 1)、不含有化学键的物质：稀有气体分子。 2)、只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质。如：H2、P4、金刚石等 3)、只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物。如：HCl、NH3等 4)、既有非极性共价键又有极性共价键的物质：如：H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6等 5)、只含有离子键的物质：活泼金属与活泼非金属元素形成的化合物。如：Na2S、CsCl、K2O、NaH等 6)、既有离子键又有非极性键的物质：如：Na2O2、CaC2等 7)、既有离子键又有极性键的物质：如：NaOH 8)、有离子键、共价键、配位键组成的物质：如：NH4Cl 要点二、分子的极性 1、非极性分子： 正负电荷中心重合的分子称为非极性分子，它的分子中各个键的极性的向量和等于零。 例如：X2型双原子分子(如H2、Cl2、Br2等)、XY n型多原子分子中键的极性互相抵消的分子(如CO2、CCl4等)都属非极性分子。 2、极性分子： 正负电荷中心不重合的分子称为极性分子，它的分子中各个键的极性向量和不等于零。 例如：XY型双原子分子(如HF、HCl、CO、NO等),XY n型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分子(如SO2、H2O、NH3等)都属极性分子。 3、分子极性的判断方法： (1)全部由非极性键构成的分子一般是非极性分子。(O3例外) (2)由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。 (3)在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称则键的极性得到抵消，其分子为非极性分子。 如果分子结构不对称，则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。 (4)ABn型分子极性简便判别方法 A.孤对电子法 在ABn型分子中，若中心原子A无孤对电子(未成对电子)，则是非极性分子，若中心原子A有孤对电子则是极性分子。 例如：CO2、CH4、SO3中心原子(C、S)无孤对电子，是非极性分子。而像H2O、NH3、NP3中心原子(O、N)有孤对电子，则为极性分子。 B.空间形状法
糖的构型及其画法
一、单糖的结构 表示单糖结构式的三种方法：Fischer 投影式、Haworth 投影式和优势构象式 1、葡萄糖(Fischer 投影式）D ，L 表示相对构型 结构式中,位号最大、离羰基最远的手性碳原子的羟基在右侧为D 型；羟基在左侧的为L 型。 CHO OH H H HO OH H OH H CH 2OH 5 D-葡萄糖 CHO OH H H HO OH H H HO CH 2OH 5 L-葡萄糖 2、Fischer 投影式不能表示单糖在水溶液中的真实存在形式，因此有了Haworth 投影式。 Haworth 投影式中，C4位羟基在面下为D 型，在面上则为L 型 单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，形成一对端基差向异构体，有α、β二种构型。 端基碳上的羟基与C4羟基在同侧称α型，异侧β型 O OH H H OH OH H H OH CH 2OH O H OH H OH OH H H OH CH 2OH β-D-葡萄糖 α-D-葡萄糖 3、虽然Haworth 式表示方法较Fischer 式有所改进，但它仍然是一种简化了的方式，尚不能完全表达糖的真实存在状态。经实验证明葡萄糖在溶液或固体状态时其优势构象是椅式 当C 4在面上，C 1在面下，称C1式（通常绝大多数单糖的优势构象是C1式） 当C 4在面下，C 1在面上，称1C 式
O 1 2 3 4 51C 式 O 1 2 3 4 5C1式 对于β-D 型和α-L 型葡萄糖，当优势构象为C1式时，C 1-OH 在环的面上，处于横键上，1C 式时，在竖键 O O 对于α-D 型和β-L 型葡萄糖，当优势构象为C1式时，C 1-OH 在环的面下，处于竖键上，1C 式时，在横键 O O 竖键和横键的具体写法：1、横键与环上的键隔键平行；2、横键与竖键在环 的面上面下交替排列。 例： (E)-2,3,5,4′-四羟基二苯乙烯-2-O-β-D -葡萄糖苷 HO HO O O HO OH OH OH OH 单糖的绝对构型如何测定 1、GC 法 将单糖与手性试剂反应，（相当于在糖中引入一个新的手性中心）然后通过GC 比较与标准单糖D 和L 型单糖衍生物的比移值，比移植相同的即为构型相同，反之亦然。 2、HPLC 法 3、手性柱色谱法 4、手性检测器法
四、化学键理论与分子几何构型.
170℃四、化学键理论与分子几何构型 1.NO的生物活性已引起科学家高度重视，它与O2－反应，生成A。在生理pH条件下，A 的t1/2= 1～2秒。 (1)写出A的可能的Lewis结构式，标出形式电荷。判断它们的稳定性。 (2)A与水中的CO2迅速一对一地结合，试写出此物种可能的路易斯结构式，表示出形 式电荷，判断其稳定性。 (3)含Cu+的酶可把NO2－转化为NO，写出此反应方程式。 (4)在固定器皿中，把NO压缩到100atm，发现气体压强迅速降至略小于原压强的2/3， 写出反应方程式，并解释为什么最后的气体总压略小于原压的2/3。 2.试画出N5+离子的Lewis所有可能结构式，标出形式电荷，讨论各自稳定性，写出各氮 原子之间的键级。你认为N5+的性质如何？它应在什么溶剂中制得。 3.在地球的电离层中，可能存在下列离子：ArCl+、OF+、NO+、PS+、SCl+。请你预测哪一 种离子最稳定？哪一种离子最不稳定？说明理由。 4.硼与氮形成类似苯的化合物，俗称无机苯。它是无色液体，具有芳香性。 (1)写出其分子式，画出其结构式并标出形式电荷。 (2)写出无机苯与HCl发生加成反应的方程式 (3)无机苯的三甲基取代物遇水会发生水解反应，试判断各种取代物的水解方程式，并 以此判断取代物可能的结构式。 (4)硼氮化合物可形成二元固体聚合物，指出这种聚合物的可能结构，并说明是否具有 导电性。 (5)画出Ca2(B5O9)Cl·2H2O中聚硼阴离子单元的结构示意图，指明阴离子单元的电荷 与硼的哪种结构式有关。 5.用VSEPR理论判断下列物种的中心原子采取何种杂化类型，指出可能的几何构型。 (1)IF3(2)ClO3－(3)AsCl3(CF3)2(4)SnCl2(5)TeCl4(6)GaF63－ 6.试从结构及化学键角度回答下列问题：一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸等分子 (1)画出各分子的立体构型，并标明各原子间成键情况（σ、π、Πm n ） (2)估计分子中碳—氧键的键长变化规律 7.近期报导了用二聚三甲基铝[Al(CH3)3]2(A)和2, 6—二异丙基苯胺(B)为原料，通过两 步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物(D)： 第一步：A + 2B === C + 2CH4 第二步：□C □D + □CH4（□中填入适当系数） 请回答下列问题： (1)分别写出两步反应配平的化学方程式（A、B、C、D要用结构简式表示 (2)写出D的结构式 (3)设在第一步反应中，A与过量B完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后的 混合物进行元素分析，得到其质量分数如下： C (碳)：73.71% ，N (氮)：6.34% 试求混合物中B和C的质量分数（%） （已知相对原子量：Al：26.98、C：12.01、N：14.01、H：1.01） 8．四氨合铜(II)离子在微酸性条件下，与二氧化硫反应生成一种沉淀物(A)，该沉淀物中Cu:N:S（原子个数比）=1:1:1，结构分析证实：存在一种正四面体和一种三角锥型的分