结构化学第四章 分子对称性2【参考】.pptVIP

四面体群Td 十二面体群 Id 八面体群Oh 共同对称元素： C? ，?v 对于HCN，无对称中心，对称点群为 C?v 若有对称中心，如CO2，对称点群为D?h 11、线形分子 确定分子点群的流程简图 4.4 分子的偶极矩和极化率 偶极矩的定义：偶极矩 是正负电荷重心间的距离矢量 与电荷量q 的乘积，即： 偶极矩的方向为正电荷重心指向负电荷重心。 对于多原子分子，偶极矩为： 偶极矩单位： 库仑?米（C?m） 德拜（Debye） 1D＝3.336×10-30 C?m 分子的永久偶极矩和分子的结构 4.4.1 分子的偶极矩和分子的结构 偶极矩是一个矢量，具有大小和方向。 偶极矩方向是确定的，对称操作不能改变。因此，偶极矩必然坐落在对称元素上。 具有偶极矩的分子对称元素不能只是一个点。对称操作只保持一个点不动，矢量方向必然发生变化，有这类操作点群的分子不存在偶极矩。 具有偶极矩分子所属的点群： Cn, 偶极矩在转轴上； Cnv, 偶极矩在平面交线（转轴）上 Cs, 在对称面上 C1, 无对称性的分子 其它点群的分子没有偶极矩。 双原子分子的偶极矩： 同核双原子分子： 异核双原子分子： 偶极矩大，极性大，通常电负性差异大。 多原子分子的偶极矩： 不考虑键的相互影响，并认为每个键可以贡献它自己的偶极矩，则分子的偶极矩可近似地由键的偶极矩（键矩）按矢量加和而得。 例：H2O的偶极矩大小为6.17×10-30 C?m，求H-O键的键矩（不考虑其它因素的影响）。 104.5o 上表中左边原子带正电荷?+。 单位： 10-30 C?m 根据偶极矩与分子对称性的关系、键矩及分子构型对分子偶极 矩的影响，可对分子的结构和性能提供一定的信息。 二氯苯的三种异构体的偶极矩 (下标o表示观察值，c表示计算值。) ? ? 在烷烃及其衍生物中，C原子处在正四面体中心，根据对称关 系可得－CH3与－CH的偶极矩相等，由此可推论： （1）烷烃的偶极矩接近0； （2）同系物的偶极矩大致相等。 但由于键型的多样性，键矩及矢量加和规则仅在某些同系物中得到较好的结果。 旋光性分子结构特点： 分子本身与它在镜中的像只有对映关系，等同而非全同。 等同：图形中的每一点在对映图形中必能找到一个相 当点，图形中任意两点间的距离等于对映图形中两个相 当点间的距离。 非全同：指不能通过第一类对称操作使两个图形叠合。 4.5 分子的手性和旋光性 反轴原则，即存在反轴者不具有旋光性。（无?,i 或I4n则可能具有旋光性） 根据分子对称性判断分子旋光性： 用来判断手性分子的几种结构特征： 含有不对称C（或N）的化合物：有机上，常用有无不对称C作为有无旋光性的标准。 螺旋型分子：无论有无不对称C均有旋光性，无例外。 例外 螺旋型分子都是手性分子，旋光方向与螺旋方向一致；匝数越多旋光度越大；螺距小者旋光度大；分子旋光度是螺旋旋光度的代数和. R1?R2 丙二烯型和联苯型化合物，以及受空间阻碍效应影响而变形的分子： 风扇形分子： 对称性的自发破缺 上帝是一个弱左撇子 —— Wolfgang Pauli ? 化学教科书通常说：除旋光方向相反外，对映异构体有相同的物理性质；除了对于旋光性试剂表现出不同的反应性能外，对映异构体有相同的化学性质. 但是，现代科学中一直有一个未解之谜：为什么组成我们机体的重要物质——蛋白质都是由L-氨基酸构成？而构成核糖核酸的糖又都是D型？大自然这种倾向性选择的根源何在——它是纯粹的偶然因素还是有着更深刻的原因？ 药物分子的不对称合成 对称性破缺在生命科学中产生了极为深远的影响，因为构成生命的重要物质如蛋白质和核酸等都是由手性分子缩合而成，生物体中进行的化学反应也受到这些分子构型的影响. 药物分子若有手性中心，则对映异构体对人体可能会有完全不同的作用，许多药物的有效成份只有左旋异构体有活性, 右旋异构体无效甚至有毒副作用。例如，早期用于减轻妇女妊娠反应的药物酞胺哌啶酮因未能将R构型对映体分离出去而导致许多胎儿畸形. 类似的情况还有很多，仅举几例, 它们的有效对映体和另一对映体的构型与作用如下： 乙胺丁醇（ 抗结核药） SS， 抗结核菌 RR，导致失明 氯霉素（ 抗菌药） RR，抗菌 SS，抗菌活性低 酮基布洛芬（ 抗炎药） S， 抗炎