结构化学第四章分子的对称性.ppt

18-冠-6-醚 D3d 单质硫 D4d 4. 高对称群 —含有二个以上高次轴Cn(n?2) Td, Th, Oh, Ih 正四面体 正六面体 正八面体 正十二面体 正二十面体 群 Td Oh Oh Id Ih CH4 P4 SF6 立方烷 Td Oh Ih :120阶群, 在目前已知的分子中，对称性最高的就属于该群. 对称操作： E i 12C5 12S10 12C52 12S103 20C3 20S6 15C2 15σ h=120 C60 Ih 群 闭合式[B12H12]2- SF6 Oh 立方烷 Oh C60 Ih 5. 线性分子 C?v CO，HCN，NO，HCl 无对称中心 D?h 有对称中心 CO2，O2，N2 确定分子点群的流程简图 分子 线形分子: 有多条高阶轴分子（正四面体、正八面体…) 只有镜面或对称中心, 或无对称性的分子: 只有S2n(n为正整数）分子: Cn轴(但不是S2n的简单结果) 无C2副轴: 有n条C2副轴垂直于主轴: 四、 对称性与偶极矩、旋光性的关系 偶极矩的概念： （单位为: C? m） 当正、负电荷中心重合时，? =0，为非极性分子。 1. 对称性与偶极矩 r 为正、负电荷之间的距离， q 为电荷量。 对称元素是否仅交于一点 是: 正负电荷就落在此点上 ? ＝ 0 非极性分子 否: 正负电荷中心不重合 ? ≠ 0 极性分子 有无偶极矩的判倨： 只有属于Cn、Cnv、Cs点群的分子才可能具有偶极矩 ?v通过C2，交于无数多点 C2 与 ?h 交于一点 C C H H F F F F C C H H C2h ?=0 C2v ≠0 分子的旋光性与其对称性有着密切的关系，有机化学中常依据分子是否有不对称性（手性碳原子）来判断分子是否具有旋光性。这是一个简单实用但不够严格的标准。 2. 对称性与旋光性 有无旋光性的判据可归结为： 分子中有无 ? 或 i 或 Sn 或 In 存在： 无旋光性（四个元素存在其中之一即可） 不存在：可能具有旋光性。 * * * * * 分子为有限图形，其质心对所有对称元素必须为不变的 * 有碍 三氯甲烷 C3v 氨气 C3v 丙炔 C3v 三聚甲醛 C3v IF5 C4v CuCO(C5H5) C5v 3). Cnh 群：有一个n次旋转轴和一个垂直于该轴的对称面 C2h 群 C3h 群 反式C2H2Cl2 C2h 环己二酮 C2h 1,5-萘啶 C2h 4) Sn群 只有少数分子属于此点群。 S4 1,3,5,7-四甲基环辛四烯 S4 1) Dn群有一个n次的主轴和n个垂直于主轴的2次旋转轴 元素: E，nC2?Cn 3. 二面体群 —有一个Cn轴和n个垂直于Cn的C2轴， Dn，Dnh，Dnd D3 部分交错式 三乙二胺合钴离子 D3 2) Dnh群 除Dn群的对称元素外，还有一个垂直于主轴的对称面 元素： E，Cn，nC2，?h 阶数：4n C2H4, N2O4 D2h C6H6 D6h 重叠式C2H6 D3h 乙烯 D2h 萘 D2h 对二氯苯 D2h 环丙烷 D3h 1,3,5-三氯苯 D3h 乙烷(完全重叠) D3h PtCl4 D4h 二茂铁 D5h 苯 D6h 3) Dnd群 在Dn群的对称元素基础上加上n个?d对称面 ?d ：平分相邻两个C2轴之间的夹角 丙二烯 Dn+n?d D2d 反式乙烷 D3d D3d : 乙烷交错型 D4d ：单质硫 D5d : 交错型二茂铁 俯视图 丙二烯 D2d 环辛四烯 D2d 2,6,2‘,6’-四氯联苯 D2d 环己烷(椅式) D3d 乙烷(完全交叉式) D3d (1) 重叠型二茂铁具有S5， 所以, C5和与之垂直的σ也都独立存在； (2) 甲烷具有S4，所以, 只有C2与S4共轴，但C4和与之垂直的σ并不独立存在. CH4中的映轴S4与旋转反映操作 注意: C4和与之垂直的σ都不独立存在 二、 群的概念 G中元素满足结合律 (AB)C=A(BC)…… 1. 群的基本概念： 集合G：{E, A, B，C……}，定义了一种乘法运算，满足下列条件，称为群。 缔合性： 封闭性： 有单位元素： 有逆元素： A?G, B?G, E?G, AB?G, B2?G, A2?G…… ER=RE=R