有机化学：立体异构
有机化学中的立体异构体
有机化学中的立体异构体有机化学是研究有机化合物的化学性质和反应行为的学科。
有机化合物具有多样的结构和性质，其中立体异构体的性质和反应行为的差异比较显著，是有机化学中的一个重要研究领域。
一、立体异构体的概念立体异构体指同分子式不同结构的化合物，它们的分子式、分子量、化学计量数都相同，唯一的区别在于它们的空间构型不同。
二、立体异构体的分类立体异构体可分为顺反异构体和对映异构体两种。
顺反异构体指分子中存在两个非对映立体异构体，它们在结构上只是空间位置的不同，如顺-反二甲基环五烯。
而对映异构体指分子中存在两个立体异构体，它们不能通过旋转重叠，只能通过镜面反射重叠，如左旋和右旋氨基酸。
三、立体异构体的性质1. 光学性质：对映异构体旋光度相等、异号，具有光学活性，可以分离。
而顺反异构体旋光度相同、同号，无光学活性，不能分离。
2. 熔点和沸点：不同立体异构体的熔点和沸点有差异，这是由于它们之间的非共价键作用不同所致。
3. 非共价键反应：不同立体异构体的非共价键反应性不同，如二甲基体系的异构体可以表现出不同的热力学和动力学性质。
四、形成立体异构体的原因1. 空间位阻效应：由于非键电子对的排斥效应或原子或官能团取代引起的空间位阻效应，在分子中不同的官能团可能处于不同的空间位阻环境中，导致二者形成不同的立体异构体。
2. 键轴效应：众所周知，C—C双键比单键短，其结构也较硬，分子中键轴作用较为明显，不同官能团可引起分子结构的不同，形成不同的立体异构体。
五、应用立体异构体在农药、医药、涂料、香料等领域有着广泛应用。
光学活性的对映异构体在医药领域被广泛研究，如左旋多巴和右旋多巴，前者是帕金森病的主要治疗药物，而后者并无治疗价值。
涂料和香料领域中，单一立体异构体往往具有更优异的性质，因此可以更好地满足市场需求。
立体异构体的研究对于深化对有机化学基础、理论的认识，推动有机合成方法的发展具有重要意义。
也为有机化学的教学和人才培养提供了更加丰富的内容和思路。
医学有机化学--第五章立体异构
Br Cl
Cl
CC
Cl
H
Br
(E)-1，2-二氯-1-溴乙烯 顺-1，2-二氯-1-溴乙烯
2020/3/2
9
H C
H3C
CH3 C CH3 CH
CH3
H3C C
H
CH3 C CH3 CH
CH3
(E)-3, 4-二甲基-2-戊烯 顺-3, 4-二甲基-2-戊烯
(Z)-3, 4-二甲基-2-戊烯 反-3, 4-二甲基-2-戊烯
1、确定C*abcd分子，优先顺序a>b>c>d;
2、若最小基d在垂直方向，ab c顺时针时为R 构型；
反之，为S构型。
3、若最小基d在水平方向，ab c顺时针时为 S构型；
反之，为R构型。
a
Rc
b
a dc
d
b
2020/3/2
S
a
a
bc
cd
32
d
b
乳酸
OH COOH CH3 H
COOH
（一）命名法法则： 针对 C*abcd分子
1、根据次序规则，排列成序：a>b>c>d; 2、把最小的d基团放在最远，其它三个朝向自己；
3、观察abc顺序,若呈顺时针为R-构型；呈逆时针
为S-构型。
a
a
2020/3/2
d
b
c
d
c b
a b c顺时针 a b c逆时针
R-构型
S-构型
31
（二）由费歇尔投影式确定R/S构型的方法
CH3
2020/3/2
6
③当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键原子 看成是它以两个或三个单键与相同的原子相连。
有机化合物中的立体异构现象
有机化合物是由碳和氢以及其他一些元素组成的化合物，其中的碳原子可以通过形成共价键与其他原子结合。
碳原子有4个价电子，因此可以形成4个共价键。
在有机化合物中，碳原子的立体异构是指同一分子中碳原子的四个共价键所连接的四个原子（或基团）的空间排列不同，从而导致分子结构的不同。
立体异构现象可以通过空间构象得以解释。
空间构象是指描述分子中各原子排列方式的一种方法。
根据共价键的性质，共价键可以进行旋转。
在空间构象中，旋转碳原子的键角度会导致化学键在三维空间中的位置发生变化。
这种变化导致了分子结构的差异，从而产生了立体异构现象。
立体异构现象主要可以分为两种类型：手性异构和构象异构。
手性异构是指分子中的镜像对映异构体，这些异构体之间不能通过旋转即可重叠，它们是空间中的非重合镜像体。
构象异构则是指分子中键角发生旋转，但仍然可以通过旋转实现重合的异构体。
手性异构体是有机化合物中最常见的立体异构现象。
手性异构体分为两种类型，即左旋和右旋异构体。
它们之间的区别在于化合物分子的立体构型图旋转180度后，是否能与原始分子完全重合。
左旋和右旋异构体无法通过旋转即可重合，它们是非平面对称体。
在手性异构体中，镜像对映异构体之间的物理性质，如熔点和旋光性等，往往有显著的差异。
构象异构体在分子中的立体构型发生改变，但它们之间是可以通过旋转达到重合的。
构象异构体主要由于碳原子的键角旋转而产生。
由于碳碳单键的自由旋转性，很多有机化合物可以通过改变键角的旋转角度，形成不同的构象异构体。
这种立体异构现象在很多有机化合物中广泛存在，例如烷烃和环状化合物等。
立体异构现象在有机化学领域具有重要的地位。
它对于研究有机化合物的结构和性质具有重要的指导意义。
在药物研究和合成中，根据分子的立体异构性质可以设计出不同的药物，从而提高药物的活性和选择性。
此外，对于药物代谢和活性的影响也可以通过立体异构来进行研究。
总之，有机化合物中的立体异构现象是由于碳原子的共价键与其他原子形成的空间排列不同导致的。
有机化学基础知识点整理立体异构的影响因素与应用
有机化学基础知识点整理立体异构的影响因素与应用有机化学基础知识点整理立体异构的影响因素与应用有机化学是研究碳元素化合物及其衍生物的科学，而立体异构则是有机化学中一个重要的概念。
立体异构是指分子在空间中构象不同，但化学式相同的现象。
它对分子的性质、反应性以及生物活性等方面都有很大的影响。
本文将介绍立体异构的常见形式、影响因素以及应用。
一、立体异构的形式1. 手性异构体手性异构体是指由非重合镜像体组成的分子。
它们在化学式上只存在轴外反演（mirror image）的差异，而不考虑其立体构象。
手性异构体可以分为两种类型：(1) 手性中心异构体：如果一个分子中含有一个碳原子，它与四个不同官能团或原子相连接，那么这个碳原子就是手性中心。
手性中心异构体以R/S命名法进行分类，其中R表示“右旋”（顺时针方向），S 表示“左旋”（逆时针方向）。
(2) 其它手性异构体：除了手性中心异构体，还存在一些没有手性中心的手性异构体，如烯烃的锚螺环构象和轴外反转异构体等。
2. 几何异构体几何异构体是指分子中化学键的排列方式不同，从而导致分子形状发生变化。
常见的几何异构体包括：(1) E/Z异构体：双键两侧的官能团或原子不同的排列方式会导致E （欧列森）异构体和Z（蔡尼森）异构体的形成。
E表示对应的官能团相对较远，Z表示相对较近。
(2) 环状异构体：一个分子中，如果有环存在，则分子内的原子布局会对分子的性质产生重要影响。
二、立体异构的影响因素立体异构受许多因素的调控，其中最重要的因素包括键长、键角、电子云的空间取向等。
1. 键长化学键的长度直接影响分子的形状，从而影响其物理性质和化学性质。
键长的变化可以通过拉曼光谱和红外光谱等实验方法来测量。
2. 键角化学键的角度也会影响分子的形状和性质。
例如，饱和碳碳单键通常有109.5°的键角，而一些双键会导致键角的变化。
3. 电子云的空间取向通过理论和实验方法，可以研究和描述分子中电子云的空间取向。
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构体命名
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构体命名有机化学基础知识点整理：立体化学中的立体异构体命名在有机化学中，立体异构体是指分子结构相同但空间排列不同的同分异构体。
立体异构体的命名是有机化学中的一个重要环节，在正确理解和运用立体异构体的过程中，可以帮助我们更好地理解有机化合物的结构、性质和反应。
一、立体异构体的分类立体异构体分为两大类：构象异构体和配置异构体。
1. 构象异构体构象异构体是指化学物质在空间中两个或多个构象之间的相互转变，其中没有发生化学键的断裂或新键的形成。
构象异构体的命名一般采用相对描述方式，如顺式-反式异构体、轴式等。
这种命名方式通常不涉及具体的CIP规则。
2. 配置异构体配置异构体是指在空间中两个或多个立体异构体能够通过化学键的断裂或新键的形成而相互转化的异构体。
配置异构体的命名需要根据CIP规则进行命名，以确保名字的唯一性和准确性。
二、立体异构体命名的基本原则立体异构体的命名遵循Cahn-Ingold-Prelog（CIP）规则，也称为优先序列规则。
这是一种确定立体异构体优劣的方法，采用这种方法可以准确地描述立体异构体的构型。
CIP规则主要有以下几个基本原则：1. 视为未饱和原子团的部分是一致的。
2. 按照原子的原子序数递增排序。
3. 当碰到同样原子序数的原子时，需要考虑与它们连接的原子。
根据以上原则，我们可以通过一系列的步骤来确定立体异构体的优劣顺序，从而进行准确的命名。
三、立体异构体命名的步骤以下是立体异构体命名的一般步骤：1. 确认重要的手性中心在立体异构体中，手性中心是决定优劣顺序的关键。
通过标记手性碳原子，可以方便地确定手性中心。
2. 给手性中心的四个连接原子编上ABC的顺序根据CIP规则，将连接在手性中心上的原子编号为ABC，编号时遵循一定的次序。
次序是通过比较连接原子的原子序数，赋予编号。
3. 根据ABC的顺序确定优劣按照编号的次序，从A到C，进行逐一比较。
有机化学基础知识点整理立体异构与手性化合物
有机化学基础知识点整理立体异构与手性化合物有机化学基础知识点整理立体异构与手性化合物介绍：有机化学是研究有机物的结构、性质和反应的学科。
其中，立体异构与手性化合物是有机化学中的重要概念。
本文将为您整理基础的有机化学知识点，重点探讨立体异构和手性化合物。
一、立体异构1.1 定义立体异构是指分子的空间结构相同，但是在立体构型方面存在不同的化学物质。
即同一分子式的化合物，其空间结构不同，化学性质和物理性质也会相应变化。
1.2 分类1.2.1 构型异构构型异构是指分子内部原子的排列方式不同，导致空间结构也不同。
主要有以下几种形式：1.2.1.1 同分异构同分异构是指同种原子通过共价键连接，在排列或转动时可形成不同的构型。
如顺反异构、轴官能团异构等。
1.2.1.2 二面角异构二面角异构是指由于碳链之间存在着特定的旋转角度，分子在空间中不同部位产生不同构型的异构体。
如转平面异构。
1.2.2 空间异构空间异构是指构成分子的原子的连接方式不同，导致分子空间结构不同，无法通过旋转或转动使其重合。
主要有以下几种形式：1.2.2.1 键位置异构键位置异构是指在分子中，原子的连接方式或位置不同，导致分子的空间结构也会不同。
如环异构。
1.2.2.2 空间位阻异构空间位阻异构是指分子内部的原子或官能团由于空间位阻的影响，影响了分子的空间构型，从而导致异构体的产生。
二、手性化合物2.1 定义手性化合物是指分子或物体不重合与其镜像体的物质。
手性化合物包括手性立体异构体和不对称分子。
2.2 手性中心手性中心是指分子中一个碳原子与四个不同基团连接。
手性中心是产生手性的必要条件。
根据手性中心的性质，分子可以分为两种类型：2.2.1 单手性中心单手性中心的分子有两个镜像异构体，即L体和D体。
2.2.2 多手性中心多手性中心的分子有2的n次方个立体异构体，其中n为手性中心的个数。
2.3 光学异构体光学异构体是指由于手性中心的存在而产生的非重合的光学异构体。
有机化学基础知识点整理立体异构与构象畸变
有机化学基础知识点整理立体异构与构象畸变有机化学基础知识点整理立体异构与构象畸变立体异构是有机化合物中分子空间构型不同而化学性质相同的现象。
它是有机化学中的重要概念，对于理解分子结构与化学反应机理具有重要意义。
立体异构可分为构象异构和对映异构两种类型。
本文将以立体异构为主题，对构象异构及构象畸变这两个重要的知识点进行整理。
一、构象异构构象异构是指分子中的原子连接方式不变，但空间取向不同，使得分子具有不同的构象。
常见的构象异构包括顺反异构、环内异构和烯丙异构。
1. 顺反异构顺反异构是分子中两个或多个取代基的空间取向不同，形成不同构象的现象。
最典型的例子是异戊烷的构象异构，分为顺式异构和反式异构。
顺式异构中两个取代基在同一侧，反式异构中两个取代基位于相对的两侧。
2. 环内异构环内异构是指环状化合物中分子内部原子的空间取向不同，形成不同构象的现象。
常见的环内异构有环丙烷的气体异构体和环戊烷的软组织异构体等。
3. 烯丙异构烯丙异构是烯烃化合物中碳碳双键和邻近碳原子取代基的空间取向不同，形成不同构象的现象。
丙烯醇的顺式异构和反式异构就是烯丙异构的典型例子。
二、构象畸变构象畸变是指分子中构象异构所带来的结构变形或扭曲，使得分子具有能量上的偏好或不稳定性。
构象畸变的主要原因是键角张力和空间位阻。
1. 键角张力键角张力是由于共价键的张力而导致的构象畸变。
当分子中的键角与其理想值相差较大时，会出现键角张力，进而导致构象畸变。
例如，环丙烷中的键角是109.5°，但在环丙烷的气体异构体中，这个键角被扭曲到了111.1°，形成了结构的畸变。
2. 空间位阻空间位阻是由于分子中基团的体积过大而导致的构象畸变。
当分子中存在大体积取代基时，它们之间会产生位阻效应，导致构象畸变。
例如，1,2-二氯乙烷中，两个氯原子的位阻使分子具有扭曲的构象。
通过对构象异构和构象畸变的了解，我们可以更好地理解分子结构与化学反应的机理。
有机化学 第四章 立体异构
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
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钠光灯
起偏镜 (固定)
旋光管
检偏镜 (可转动)
2. 旋光度、比旋光度
t α =[α ] D×c×l
α—实测的旋光度(度数)，t—测定时的温度(℃) D—钠光D线的波长589nm，[α] —比旋光度(度数) c —溶液的浓度(g· l-1)(纯液体用密度)，l —旋光管长(dm) 旋光度的大小除了与旋光性物质的本性有关外，还和溶液 的浓度、旋光管长度、温度、光源波长及溶剂性质有关. 比旋光度是旋光性物质的特征物理常数，就象熔点、 沸点一样，反映旋光性物质旋光能力的大小和方向.
乳酸的对映体
二、手性物质的旋光性
(一)偏振光
(二)旋光度和比旋光度
二、手性物质的旋光性
(一)偏振光 光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进 方向垂直。
平面偏振光
如果让光通过一个象栅栏一样的 Nicol 棱镜 (起 偏镜)就不是所有方向的光都能通过，而只有与棱镜 晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光 就只能在一个方向上振动，象这种只在一个平面振 动的光，称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。
有机化学： 第五章:立 体 异 构
本章内容简介
一、手性分子和对映异构
二、手性物质的旋光性
三、 含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
四、含两个C*的构型异构
碳架异构 构造异构 官能团异构
碳链异构 碳环异构
位置异构
同分异构 互变异构
立体异构
构型异构
构象异构
非对映异构
对映异构
一、手性分子和对映异构 ㈠手性 ㈡分子的对称性与手性的关系 ㈢对映异构体
1. 不能离开纸面翻转。翻转180 ，变成其对映体。
。
2. 在纸面上转动90 , 270 ，变成其对映体。
3. 在纸面上转动180 构型不变。
。
。
。
4. 保持1个基团固定，而把其它三个基团顺时针或 逆时针地调换位置，构型不变。
5. 任意两个基团调换偶数次，构型不变。 6. 任意两个基团调换奇数次，构型改变。
三、含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
（一）手性碳原子的概念 (二) 构型的表示法，构型的确定和构型的标记
三、含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
（一）手性碳原子的概念 在有机化合物中，手性分
子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳原子。 • 这种碳原子没有任何对称因素,故叫不对称碳原子,或 叫手性碳原子,在结构式中通常用*标出手性碳原子。
pKa=3.86(25oC)
(二) 构型的表示法，构型的确定和构型的标记 1 构型的表示法 （1）菲舍尔投影式
乳酸的分子模型和投影式
• 菲舍尔投影式:两个竖立的键—向纸面背后伸去的键; 两个横在两边的键—向纸面前方伸出的键. •在纸面上旋转180º —不变；旋转90º 或270º 或翻身—镜象
总结: Fischer投影式的转换规则
W C X Z Y
镜面
W Y Z C X
• 含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；
•一个手性碳原子可以有两种构型。 • 具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关.
外消旋体—由等量的对映体相混合而成的混合物. •外消旋体不仅没有旋光性，且其他物理性质也往往与单 纯的旋光体不同。例如：外消旋体乳酸熔点为18 ℃.
(一)手性
左手和右手不能叠合
左右手互为镜象
• 一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.
•在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子, 而能叠合的叫非手性分子.
• 饱和碳原子具有四面体结构. (s
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
有对称中心的分子
• 对称性与手性的关系:
A: 非手性分子——凡具有对称面、对称中心 B: 手性分子 —— 既没有对称面 , 又没有对称中心 , 都不能与其镜象叠合,都是手性分子. •手性分子的一般判断:只要一个分子既没有对称面,又 没有对称中心,就可以初步判断它是手性分子.
(三) 对映异构体 •凡是手性分子 , 必有互为镜象的构型 . 分子的手性是 存在对映体的必要和充分条件. • 互为镜象的两种构型的异构体叫做对映体. • 一对对映体的构造相同 , 只是立体结构不同 ,这种立 体异构就叫 对映异构 .如乳酸是手性分子 ,故有对映 体存在:
• 乳酸的两个模型的关系象左手和右手一样,它们
不能相互叠合,但却互为镜象.
(二) 分子的对称性与手性的关系
考察分子的对称性,要考察的对称因素有以下二种
(1) 对称面(镜面) 设想分子中有一平面 , 它可以把分子分成互为镜象 的两半,这个平面就是对称面.如:
有对称面的分子 (氯乙烷)
(2) 对称中心 设想分子中有一个点 , 从分子中任 何一个原子出发 , 向这个点作一直 线,再从这个点将直线延长出去 ,则 在与该点前一线段等距离处 , 可以 遇到一个同样的原子 , 这个点就是 对称中心.
那么，偏振光能否透过第二个Nicol 棱镜 (检偏 镜) 取 决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透 过；否则不能通过。 如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装 入两种不同的物质。
亮
α 丙 酸
暗 亮
乳酸
结论： 物质有两类：
（1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质， 叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。 （2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。
（2）锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上，用实线表示在纸面 上的键，虚线表示伸向纸后方的键，用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
具有镜像与实物关系的一对旋光异构体。
COOH C CH3
(S)-(+)-乳酸 mp 53oC []D=+3.82
pKa=3.79(25oC)
COOH H
(R)-(-)-乳酸 mp 53oC []D=-3.82
pKa=3.83(25oC)
H OH
C OH CH 3
()-乳酸
外消旋乳酸
mp 18oC []D=0
旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，
以“α”表示。
顺时针 右旋，以 “ d ” 或 “ + ” 表示。 其旋光方向 逆时针 左旋，以“ l ” 或 “ ” 表示。
• 对映体的一般物理性质(熔点,沸点,相对密度...,以
及光谱)都相同,只有对偏振光的作用不同.
偏振光的形成
偏振光的旋转
(二)旋光度和比旋光度