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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
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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
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d
b
c
d
c b
a b c顺时针 a b c逆时针
R-构型
S-构型
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（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。
有机化学：立体异构
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。
。
有机化学中的异构体
有机化学中的同分异构同分异构体包括构造异构体与立体异构体而构造异构体中包括碳架异构、位置异构、官能团异构。
立体异构又包括构象异构与构型异构。
(一)立体异构一、构象异构1、定义由于高分子链的构象不同所造成的异构体,又称内旋转异构体。
注:(1)小分子的稳定构象数=3^(n-3) (n为分子中单键碳原子数目,n>2)(2)高分子的可实现构象数远小于3^(n-3),但一个高分子的可实现构象数远多于一个小分子的稳定构象数(因高分子的n值很大)。
2、构象与构型的主要区别(1)、从起因方面瞧,构象就是由单键内旋转所造成的原子空间排布方式;构型就是由化学键所固定的原子空间排列方式。
(2)、从改变方面瞧,构象发生改变时不虚破坏化学键,所需能量较少(有时分子的热运动就足够),较易于改变;而构型发生改变时需要破坏化学键,所需能量较大,不轻易改变。
(3)、从分离方面瞧,不同的构象不能用化学的方法分离,而不同构型可以用化学的方法分离。
(4)、从数目方面瞧,稳定构象数只具有统计性,且稳定构象数远多于有规构型数;而有规立构的构型数目可数。
3、晶体中的高分子链构象晶体中的分子链构象有螺旋形构象、平面锯齿形构象等。
(1)、两个原子或基团之间距离小于范德华半径之与时,将产生排斥作用。
(2)、分子链在晶体中的构象,取决于分子链上所带基团的相互排斥或吸引作用的情况。
(3)、有规立构高分子链在形成晶体时,在条件许可下总就是尽量形成时能最低的构象形式。
(4)、基本结构单元中含有两个主链原子的等规聚合物,大多倾向于形成螺旋体构象。
(5)、若存在分子内氢键,将影响分子链的构象。
4、溶液中的高分子链构象(1)、高分子溶液中,除了刚性很大的棒状分子之外,柔性分子链大多都呈无规线团状。
(2)、当呈螺旋形构象的高聚物晶体溶解时,可由棒状螺旋变成部分保持棒状螺旋小段的线团状构象。
二、构型异构构型异构:就是原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
有机化学武汉大学1立体异构改
四、手性中心的平面表示法—— Fischer投影式
做法：简单的画一个十字架，交叉点代表手性中心 （或手性碳原子），在十字架的端点写上与碳 相连的原子或基团。
规定：水平方向的两个基团在纸面的上面，垂直方 向
的两个基团在纸面的后方,氧化数高的碳一 般 放在垂直线的顶端。
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例如
COOH H
HO
CH3
CH3 H
CH3
CH
R
CH2 CH3
Cl 2
CH3 H
CH3 CHS CH2Cl
Cl 3
H CO
H R OH
CH 2 OH
4
H
R CH(CH3)2
NH2
5
CH(CH 3)2
SH
NH2 6
36
4. 由Fischer投影式判断 R , S 构型时，若最小基 团在垂直线上，则按高低顺序直接得到C*为R， 或 S 构型；若最小基团在左右，即横线上，按 顺，反时针方向所得到的构型与实际构型相反。
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课程名称：有 机 化 学 上课内容：对 映 异 构 上 课 人：陈彰评教授
2
第四章 对映异构 （enantiomerism）
3
一、偏振光,光学活性物质,比旋光度 二、对映体与对映异构体 三、有机分子对映异构及其实质 四、手性中心的平面表示法——Fischer投影式 五、手性中心的构型——R,S命名法 六、分子的手性与对称性 七、含多个手性中心的化合物 八、手性中心的其它表示法 九、手征性的宇宙 十、有机化学反应中的立体化学与不对称合成
CH3
H
Br
C2H5
与
H
H3C
C2H5
有机化学课件立体化学ppt课件
基于量子力学原理计算分子的电子结构和性质，可深入揭示有机 物的立体化学本质和反应机理。
人工智能与机器学习
结合大数据和机器学习算法，可加速新有机物的设计和合成，为 立体化学研究提供新的思路和方法。
06
总结与展望：立体化学发展趋势和挑 战
当前存在问题和挑战
01
立体化学合成方法有限
目前立体化学合成方法仍然相对有限，对于复杂分子的合成仍面临较大
05
立体化学分析方法与技术进展
传统分析方法回顾（如：极谱法、色谱法等）
极谱法
利用物质在电解过程中的电极电位与浓度之间的关系进行分析，主要用于无机物和有机物的定性和定量分析。
色谱法
基于物质在固定相和流动相之间的分配平衡，通过流动相的洗脱将不同物质分离，常用于复杂样品的分离和纯化。
现代波谱技术在立体化学中应用（如
立体选择性合成是获得具有特定立体构型药物分子的关键步骤，对于提高药物疗效和降低副 作用具有重要意义。
面临的挑战
立体选择性合成面临着反应条件苛刻、合成步骤繁琐、产物纯度难以控制等挑战。
机遇与发展
随着有机合成化学、计算化学等学科的不断发展，立体选择性合成的方法和技术也在不断改 进和完善，为药物研发提供了更多的机遇和可能性。例如，利用不对称催化、新型手性配体 等策略，可以实现高效、高选择性的立体选择性合成。
对称性与手性判断
对称性判断
通过观察分子是否具有对称轴、对称 面等对称因素来判断。
手性判断
通过判断分子是否具有手性碳原子或其 他不对称因素来判断。具有手性碳原子 的分子一定是手性分子，但手性分子不 一定具有手性碳原子。
立体化学原理ห้องสมุดไป่ตู้应用
立体化学原理
大学有机化学之立体异构
②
③
CH3 C C
④
当分子中双键数目增加时，顺反异构体的数目也增加，如：
H H3C C C CH2 C C H CH3 H H H CH2 C C CH3 H H
H
顺,顺-2,5-庚二烯
顺,反-2,5-庚二烯
反,反-2,5-庚二烯
在脂环化合物中也有顺反异构现象。例如，环己烷-1,4-二羧 酸：
H HOOC H H H H H H H H COOH H HOOC H H H H H H H H H H COOH
构体分子中原子或原子团之间的相互作用力不一样。
第二节
对映异构
对映异构又称旋光异构或光学异构。
从动物肌肉中提取出的乳酸和糖发酵所得的乳 酸 ， 具 有 相 同 的 结 构 式 CH3－CH(OH)－COOH。 但前者能使平面偏振光向右旋转，叫做右旋乳酸； 后者却能使平面偏振光向左旋转，叫做左旋乳酸。
H C C H COOH H COOH
140℃
H C C C C
O O O
反-丁烯二酸在同样温度下不反应，只有在温度增加至 275℃ 时，才有部分丁烯二酸酐生成。
(三) 生理活性
顺反异构体生理活性也不相同。例如，合成的代用品己烯 雌酚，反式异构体生理活性较大，顺式则很低；维生素A的结 构中具有4个双键，全部是反式构型，如果其中出现顺式构型， 则生理活性大大降低；具有降血脂作用的亚油酸和花生四烯 酸则全部为顺式构型。
2. 对称中心 i
Cl F H H H Cl H C H2 F C H2 Cl Cl C H2 Br C H2 H C H3 H H C H3 H
Br
有对称中心的分子不具手性，也无旋光性
一般地说，物质分子凡在结构上具有对
有机化学-立体异构
[α ] = λ
比选光度 波长 （钠光D)
t
α L x C
溶液的浓度（g/ml）
盛液长度（分米dm）
当物质溶液的浓度为1g/ml，盛液管的长度为1分米时，所测物质 的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体，计算比旋光度时， 只要把公式中的C换成液体的密度d即可。 最常用的光源是钠光（D），λ=589.3nm,所测得的旋光度记为 所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此在不用水为溶剂时， 需注明溶剂的名称，例如，右旋的酒石酸在5%的乙醇中其比旋光 度为： = +3.79 (乙醇，5%)。 [α ]20 D
四、对映体的构型及命名法
手性分子与其镜像互称对映异构体 1.构型的表示方法
对映体的构型可用立体结构（楔形式和透视式）和费歇尔 （E· Fischer）投影式表示， (1)立体结构式
COOH H H OH CH3 乳酸 优点： 形象生动，一目了然 缺点： 书写不方便 COOH C OH CH3 楔形式 H COOH C OH CH3
透视式
（2）Fischer投影式
为了便于书写和进行比较，对映体的构型常用费歇尔投影式表示：
COOH COOH H H OH CH3 乳酸对映体的费歇尔投影式 CH3 OH HO CH3 H COOH
投影原则：
1° 横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子，位于纸平面。 2° 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。 3° 将含有碳原子的基团写在竖线上，编号最小的碳原子写在竖 线上端。 使用费歇尔投影式应注意的问题： a 基团的位置关系是“横前竖后” b 不能离开纸平面翻转180°；也不能在纸平面上旋转90°或270° 与原构型相比。 C 将投影式在纸平面上旋转180°，仍为原构型。
有机化学基础知识点整理立体异构的应用与合成
有机化学基础知识点整理立体异构的应用与合成有机化学基础知识点整理：立体异构的应用与合成导语：有机化学是研究碳及其化合物的学科，立体异构是有机化学中重要的概念之一。
了解立体异构的应用和合成方法，对于理解和应用有机化学基础知识至关重要。
本文将对有机化学中的立体异构知识进行整理，探讨其应用和合成相关内容。
一、立体异构的概念立体异构是指化学物质在空间结构上的异构性，即同一种分子式的化合物，由于空间构型的不同而表现出不同的物理和化学性质。
在有机化合物中，常见的立体异构形式包括构象异构和对映异构。
1. 构象异构构象异构是指分子在空间中构型发生改变，由于键转动或取代基固定位置等原因，导致分子结构的不同。
最常见的构象异构形式有顺式异构和反式异构。
顺式异构：分子中取代基位置相对而言比较靠近，如顺-二氯乙烯。
反式异构：分子中取代基位置相对而言比较远离，如反-二氯乙烯。
2. 对映异构对映异构是指化合物存在非重叠镜像关系的异构体，即手性分子存在左右手的镜像择一性。
对映异构体在物理性质上基本相同，但在光学活性、化学反应性和药理活性等方面可能存在明显差异。
对映异构体的名称通常用R和S表示。
二、立体异构的应用立体异构在有机化学中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面。
1. 光学活性物质的性质研究光学活性物质是指能够使入射光产生旋光现象的化合物，如葡萄糖、氨基酸等。
通过对光学活性物质的立体异构进行研究，可以了解它们的构象和对映异构体的比例，进而理解光学活性物质的性质和反应机理。
2. 药物研究与合成药物中的立体异构体可能呈现不同的药效和毒性，因此对药物的合成和研究过程中，立体异构的控制和分离十分重要。
通过合理设计药物分子的空间结构，可以控制药物的活性、药代动力学和生物利用度等性质，提高药物疗效。
3. 催化剂的设计与应用立体异构对催化剂的选择性和活性具有重要影响。
通过设计具有特定立体异构的配位体，可以实现对催化剂的选择性控制，并优化催化反应的效率和产率。
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构
有机化学基础知识点整理立体化学中的立体异构立体化学是有机化学中重要的一个分支，研究有机分子的空间结构及其对化学性质和反应机理的影响。
在立体化学中，立体异构是一个重要的概念。
本文将对有机化学中的立体异构进行整理和探讨。
一、立体异构的概念在化学中，分子的立体异构是指分子的空间排列不同而具有不同的化学性质的现象。
根据立体异构的类型，可以分为构象异构和光学异构。
1. 构象异构构象异构是指分子内部键的旋转或配位构型的改变，使得分子的空间构型不同而产生异构体。
构象异构体具有相同的分子式、分子量和化学键，但其物理性质和化学性质可能有所不同。
常见的构象异构体包括顺式异构体和反式异构体。
例如，对二氯乙烷而言，它可以存在顺式异构体和反式异构体，由于氯原子的相对位置不同，两者的物理性质和化学性质也会有所不同。
2. 光学异构在有机化学中，光学异构是指分子中的某个碳原子上的四个不同取代基围绕这个碳原子构成的四个取代基的不同排列方式所引起的异构体。
光学异构又分为手性异构和无机异构。
手性异构是指分子镜像对称，但不可重合，不是同一分子的立体异构体。
无机异构是指分子的图像和镜像可以通过旋转对称生成。
二、立体异构的分类及其例子1. 构象异构的例子构象异构常见于环状化合物和双键化合物。
例如，环丁烷可以存在船型构象和扭曲构象两种异构体；苯的立体异构体为平面异构体和扭曲异构体。
2. 光学异构的例子光学异构常见于手性化合物。
光学异构体由一个手性中心引起，手性中心是指一个碳原子上的四个取代基不同，且不可重合。
例如，D-葡萄糖和L-葡萄糖就是光学异构体。
两者除了旋光方向不同外，其它物理性质和化学性质都相同，但生物学活性可能存在差异。
三、立体异构对化学性质的影响1. 光学异构的生物活性差异光学异构体的生物活性差异是药物化学中的一个重要问题。
由于手性分子在生物体内与相同的酶、受体等具有不同的亲和力，因此光学异构体的生物学效应可以有显著差异。
举例而言，D-葡萄糖是人体能够利用的天然糖，而L-葡萄糖则无法在人体内代谢。