有机化学：7立体化学
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念有机化学基础知识点整理——立体化学基础概念引言：有机化学是研究碳元素化合物的构造、性质和变化的一门学科，而立体化学则是有机化学中重要的基础概念之一。
在有机化学中，分子的立体构型对于反应性、性质和生物活性有着重要影响。
本文将着重整理一些有机化学中的立体化学基础概念，以帮助读者更好地理解有机化学中的立体结构，进而对有机化学进行深入学习。
一、手性与手性中心手性是指分子或物体与其镜像体不可重合的性质。
在有机化学中，手性分子是指拥有手性中心或手性轴的分子。
手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的碳原子，它使得分子无法与自身的镜像体重合。
手性分子在光学活性、药物作用和化学性质等方面具有独特的特性。
二、立体异构与构象异构1. 立体异构立体异构是指分子的空间排列方式不同而产生的异构体。
常见的立体异构有以下两种类型：(1) 旋转异构：由于单键的自由旋转，骨架构型可以发生一定程度的旋转，产生旋转异构体。
(2) 互变异构：由于键的旋转受到某些限制，使分子无法通过旋转达到立体异构体之间的互变。
2. 构象异构构象异构是指分子在空间中采取不同的构象，但化学键没有发生断裂或形成新的键。
构象异构分为以下几种类型：(1) 键的旋转构象异构：分子在有某些限制的情况下，通过键的旋转而形成的构象异构。
(2) 环的变形构象异构：分子中含有环系统，通过环的弯曲或平面变形产生的构象异构。
(3) 键的翻转构象异构：分子中存在于键的两个端点之间的三个最佳位置，通过在这三个位置间进行翻转形成的构象异构。
三、立体化学的表示方法1. 常用的立体表示方法(1) 空间结构式：通过笛卡尔坐标系中的三维坐标表示分子的立体构型。
(2) 键切式：通过表示分子和化学键之间关系的切面图形来表示立体构型。
(3) 投影式：通过投影方式来表示立体构型，包括斜投影式、哈维利投影式等。
2. 立体异构体的命名方法(1) IUPAC命名法：使用希腊字母（R和S）来表示手性异构体，其中R表示顺时针方向，S表示逆时针方向。
有机化学基础知识点整理立体化学和空间构型
有机化学基础知识点整理立体化学和空间构型有机化学基础知识点整理——立体化学和空间构型立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物的空间构型和手性性质。
在有机化学反应中，立体因素对反应机理、速率和产物的构成有着影响。
本文将对有机化学中的立体化学和空间构型进行整理。
一、手性和立体异构在有机化学中，手性是指分子无法与其镜像重合的性质，分为左旋（L）和右旋（D）两种。
与此相对应的是非手性分子，其镜像可以重合。
手性分子与非手性分子之间的异构体现在空间构型上，可以分为构象异构和对映异构。
构象异构是指分子在空间中的不同排列方式，由于键的旋转或原子的旋转而导致分子结构的变化。
常见的构象异构包括旋转异构和推移异构。
旋转异构是指由于单键或双键的旋转而形成的异构体，如顺式异构和反式异构。
推移异构是指由于取代基的推移而形成的异构体，如轴向异构和轴向交替异构。
对映异构是指分子与其镜像之间不能通过旋转或推移相互重合的异构体，也称为手性异构。
对映异构体的特点是具有光学活性，能够旋光。
分子的对映异构体通过手性中心来区分，手性中心是一个碳原子，其四个取代基中有三个不同。
二、立体化学符号和表示方法为了描述和表示分子的立体化学特性，人们提出了一些特定的符号和表示方法。
1. Fischer投影式：是一种在平面上表示立体结构的简洁方法。
分子的主轴垂直于纸面，水平的线代表键，垂直的线代表在纸面上向后延伸，朝向观察者。
常用于描述手性中心和立体异构。
2. 齐墩果式：是一种用球体表示分子的三维结构。
通常用于解决研究立体异构产物的问题。
齐墩果式中，不同的原子用不同颜色的球表示，通过连线表示原子之间的键。
三、分子的空间构型了解分子的空间构型对于理解和预测化学反应是至关重要的。
1. 立体异构立体异构是指化学物质在三维空间中的不同排列方式，包括同分异构和构象异构。
同分异构是指化学物质的分子式相同但结构不同，常见的同分异构有链式异构、环式异构和官能团异构等。
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
大学本科有机化学07 立体化学-1
_ _ _ _ 1 苯基 1,3 戊二烯 _ _ _ _ (1E , 3E) 1 苯基 1,3 戊二烯 反,反
15
含C=N、N=N双键的化合物： 、 双键的化合物： 双键的化合物
CH3 C6H5
:
C=N
CH3 C6 H 5
OH
C=N
OH
:
(Z)
_
苯 乙酮 肟
_ ( E ) 苯 乙酮 肟
HO N=N
11
顺反异构体的命名方法： 顺反异构体的命名方法：
1. 顺/反标记法 反标记法 相同的原子或基团位于双键（或环平面） 相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为 顺式” 否则为“反式” “顺式”；否则为“反式”。
a C=C b
a b
a C=C b
b a
a b
a b
a b
b a
_ 顺式 (cis )
22
手性分子： 手性分子：有手性现象的分子
手性碳 —— 手性分子的特征
F H Cl C Br
* * 例： CH CHCHCH 3 3 连有四个不同基团的碳原子 连有四个不同基团的碳原子 手性碳( 手性碳(chiral carbon) carbon) 手性中心 (Chiral center) center)
constitutional
CH3 CH3 HO OH OH CH3 CH3 H3C OH HO cis trans CH3 OH OH OH CH3 OH CH3
C7H14O
OH
CH3 OH
CH2OH
H3C
OH
HO
CH3
CH3 CH3 OH
CH3
configurational
conformational
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与表示方法
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与表示方法有机化学基础知识点整理——立体化学的基本概念与表示方法立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子空间结构和立体异构体的性质与反应规律。
本文将对立体化学的基本概念与表示方法进行整理与介绍。
一、立体化学的基本概念1. 立体异构体：指在化学式相同、分子式相同的情况下，分子结构排列不同而具有不同性质的化合物，称为立体异构体。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两大类。
2. 立体异构体的原因：分子由于碳原子的四个价键都可以自由旋转，导致构象异构体的产生。
对映异构体则由于分子内部存在不对称碳原子或手性中心，使得它们的镜像体不能重合。
3. 立体异构体的性质：立体异构体在物理性质和化学性质上有所区别，例如物理性质如熔点、沸点、密度等差异明显，化学性质如对外界的反应、催化剂的选择等也有较大差异。
二、立体化学的表示方法1. 立体表示法：主要有盘状投影式、锥面式、楔面式和Fischer式等。
a. 盘状投影式：将分子按水平投影在纸面上，使用实线表示平面内的键，棱柱形状表示键在平面之上，圆圈表示键在平面之下。
b. 锥面式：将分子沿轴线向外投影，用三角形表示键在轴线上方，用带状表示键在轴线下方。
c. 楔面式：将分子通过楔形物理模型或立体图形展示，用楔形箭头表示键在垂直于纸面的方向上，用缺口箭头表示键在纸面下方。
d. Fischer式：以垂直于纸面的轴线为支架，将分子垂直展示，左右的羰基或羟基用垂直于轴线的线条表示。
2. 立体描述法：包括立体描述词、R/S命名法、E/Z命名法和Fukui-Liontelli规则等。
a. 立体描述词：用于描述分子中的任意一个手性中心或不对称碳原子的构型，一般为S、R两个字母的组合。
b. R/S命名法：适用于手性中心为单一物种构成的有机分子，根据规定的优先级顺序（按原子序数决定），通过相互对应的方式命名为R（草莓糖）或S（山梨糖）。
c. E/Z命名法：适用于存在双键的有机分子，根据优先级顺序，通过相互对应命名为E（德恩斯烯）或Z（沙通烯）。
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型。
在有机化学中，分子的立体结构对于物质的性质和反应具有重要影响。
本文将介绍有机化学中的立体化学的基本概念、立体异构体、手性化合物以及应用等方面。
1. 立体化学的基本概念立体化学研究的是物质的三维结构，即分子中原子的排列方式。
分子的立体结构包括空间位置、原子的相对位置和键的属性。
有机化学中的立体化学是基于分子之间键的空间取向，包括空间立体异构体和手性化合物等。
2. 空间立体异构体空间立体异构体是指分子在空间中排列方式不同而化学性质相同的化合物。
其中最常见的是构象异构体和构型异构体。
构象异构体是由于分子的单键和双键的自由旋转而形成的异构体。
例如，正丁烷和异丁烷就是一对构象异构体，它们的分子式相同，但空间结构不同。
构型异构体是由于化学键的旋转或键的断裂而形成的异构体。
常见的构型异构体包括顺式异构体和反式异构体。
例如，顺式-1,2-二氯乙烷和反式-1,2-二氯乙烷就是一对构型异构体。
3. 手性化合物手性化合物是指分子在镜像超格操作下非重合的分子。
具有手性的化合物称为手性化合物（或不对称化合物），而没有手性的化合物称为非手性化合物（或称为对称化合物）。
手性是指一个物体不能与其镜像重合的性质。
在有机化学中，手性的原因除了分子的立体构型之外，还包括碳原子上的手性中心。
手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的情况。
手性化合物具有光学活性和对映体的特性。
同一手性化合物存在两个对映体，即左旋和右旋对映体。
这两种对映体的化学和物理性质相同，但旋光性质和酶的催化性质等却不同。
4. 应用立体化学在有机合成、药物设计和生物活性研究中具有重要应用。
一方面，立体化学可以指导合成路线的设计，提高合成产率和选择性。
另一方面，对药物的立体构型进行研究可以优化药物的活性、选择性和毒性。
例如，拟肽药物的立体构型对于其相互作用的特异性和选择性很关键。
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型的相关规律。
随着分析仪器和实验技术的发展，立体化学在有机合成和药物研发等领域中具有重要的应用价值。
一、立体化学的基本概念立体化学关注有机分子中的空间结构和分子的各个部分的排列方式。
在立体化学中，我们关注的主要是手性和立体异构体。
1. 手性：手性是指一个分子无法与其镜像重叠的特性。
具有手性的分子称为手性分子，两个互为镜像的手性分子称为对映异构体。
例如，氨基酸和糖类等有机分子都有手性。
2. 立体异构体：立体异构体是指拥有相同分子式但不同立体结构的化合物。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两种。
构象异构体是由于分子的旋转或扭曲而产生的不同构型，它们在空间结构上有一定的自由度。
例如，环状化合物的立体异构体就是构象异构体，如环己烷的椅式和船式异构体。
对映异构体是由于分子的立体中心存在不对称而产生的异构体。
对映异构体在物理和化学性质上通常非常相似，但与其他对映异构体之间的相互作用却往往存在巨大差异。
拥有对映异构体的有机分子是手性分子，也是立体化学中研究的重点。
二、立体化学的研究方法立体化学的研究方法主要包括实验方法和理论方法。
实验方法主要包括X射线衍射、核磁共振（NMR）光谱、圆二色光谱、旋光度测量和质谱等技术。
这些技术通过测量和分析分子的物理性质来确定其立体结构，为揭示分子构形提供了重要的实验依据。
理论方法主要包括量子化学、分子力学和分子动力学等。
量子化学通过计算分子在不同构型下的能量和性质来预测和解释分子的立体结构、反应机理和性质。
分子力学和分子动力学通过计算机模拟方法模拟和预测分子的构型和动态行为。
三、立体化学的应用立体化学广泛应用于有机合成、药物研发和生物化学等领域，并取得了重要的研究成果。
1. 有机合成：立体化学对于有机合成的研究具有重要的指导意义。
在合成有机化合物的过程中，了解分子的立体结构能够预测和解释反应的立体选择性和对称性。
有机化学的名词解释归纳
有机化学的名词解释归纳有机化学是研究碳及其化合物的科学领域，它涵盖了广泛的领域和概念。
在本文中，我们将对一些有机化学的重要名词进行解释和归纳，以帮助读者更好地理解有机化学的基本概念。
一、碳基元素碳基元素是指化合物中含有碳原子的元素，包括碳、氧、氮、硫、磷等。
碳元素是有机化学的基础，因为它具有四个电子外壳的能力，可以与其他原子形成共价键，从而形成复杂的有机分子。
二、共价键共价键是指两个原子通过共享电子而结合在一起的化学键。
在有机化学中，碳原子通常通过共价键与其他原子形成化学键。
共价键的形成决定了一个分子的结构、性质和反应性。
三、烷烃烷烃是一类由碳和氢构成的有机化合物，它们的分子中只含有碳碳单键和碳氢单键。
烷烃通常具有直链、分支链或环状结构，分子式为CnH2n+2，其中n表示碳原子的数量。
四、烯烃烯烃是一类由碳和氢构成的有机化合物，它们的分子中含有碳碳双键。
烯烃分为两类：烯烃和二烯烃。
烯烃的分子式为CnH2n，而二烯烃的分子式为CnH2n-2。
五、芳香烃芳香烃是一类由苯环（含有六个碳原子和三个双键）为基础的有机化合物。
芳香烃的特点是具有特殊的芳香环结构和共轭体系，使得其具有特殊的性质和反应性。
六、官能团官能团是有机化合物分子中的特殊原子或原子团，它决定了有机化合物的性质和反应性。
常见的官能团有羟基（-OH）、醇基（-R-OH）、醚基（-R-O-R'）、羰基（-C=O）、羧基（-COOH）、胺基（-NH2）等。
七、立体化学立体化学是研究化合物空间立体结构及其对化学反应和物理性质的影响的学科。
有机化学中，立体化学的概念非常重要。
立体异构体是指在化学式相同、化学键相同的情况下，由于原子或原子团在空间中的不同排列而导致的不同结构和性质。
八、手性手性是描述分子或物体不对称性的性质。
在有机化学中，手性非常重要，因为手性分子的光学活性和反应性与其对映异构体的不对称性有关。
手性分子有两种对映异构体，分别是左旋体和右旋体，它们具有相同的化学式和结构式，但无法重叠。
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立体化学
（Sterochemistry）
有机化学(Organic Chemistry)
本章主要内容（3学时）
一、物质的旋光性 二、分子的对称性和旋光性 三、含一个手性碳原子的对映异构★ 四、含两个手性碳原子的对映异构 五、含手性中心的环状化合物
异构的种类
构造异构
碳链：C骨架不同 位置：取代基位置不同 官能团：不同官能团，官能团位置异构 互变异构：官能团互变
三、含一个手性碳原子的化合物
（一）不对称C原子（手性C原子）：C* 1. 定义：连接有四个不相同基团的C原子
OH
H3C
CHCOOH
*
乳酸
OH
HOOC
H
H3C
手性是指实物和镜象不能重合的一种性质。
例： CH3CHCH2CH3 OH
CH3
CH3
C
C
H
OH CH2CH3 CH3CH2 OH
H
这种具有手性，实物和镜象不能叠合而引起的异构 就是对映异构。实物和镜象是一对对映体。
2. 含一个C*化合物的对映异构(enantiomers)
1）对映异构体 构造相同，构型不同的异构体
CO2H H OH
CH3 (R)-(-)-乳酸
CO2H HO H
CH3 (S)-(＋)-乳酸
2）对映体—互为镜像关系的旋光异构体 3）外消旋体(racemate) —一对对映体的等量混合物
CO2H
C2H5 OH
CH3
4) 判断两个化合物是同一化合物还是对映异构体
FS
CH3 S
H3C
Br 和 F
Cl
Cl
同一化合物
下列Fisher投影式中，哪个同乳酸 H
Br
COOH
R OH
一样
H3C
CH3
OH
R
S
HO
HH
COOH HOOC
HOOC (1)
H3C (2)
CH3
R
OH HO
H (3)
COOH
R
CH3
2.对称中心( i )
定义：分子中有一点 P ，以分子任何一点 与其连线，都能在延 长线上找到自己的镜 象，则 P 点为该分子 的对称中心。
H
H
H H PH H
H
H
Cl F
F Cl
（二）分子的对称性和旋光性的关系
凡是分子内存在对称面或对称中心， 则此分子无旋光性（无手性）
若分子内不存在对称面或对称中心， 则此分子一般有旋光性（有手性）
R
S
S
R
CH3
Br
H
H
OH
C2H5
－Br > －C2H5 >－CH3
R
COOH －OH > －COOH>－CH3
S
COOH
S
HO
CH3
H
HOH2C
CHO
S
H OH
给出构型，要求
给出标记，画出构型
R－2－丁醇的Fisher投影式
1.先找出C*和与它相连的 四个基团的优先次序 H
－OH> －C2H5 >－CH3 > －H 2.按照要求的构型将各个基团放置好
CH
CH3
OH
(S)-(+)-乳酸
m.p. 53 ℃
15
D
3.82
pKa 3.97
CO2H
HC
HO
CH3
(R)-(-)-乳酸 (+)-乳酸
53 ℃
18 ℃
-3.82
0
3.80
3.86
3. 对映异构体的性质
物理、化学性质基本相同 对偏振光的旋转方向相反，旋转能力相等 生理活性差别较大
外消旋体的拆分(P172) ▪ 机械分离法 ▪ 接种结晶法 ▪ 化学拆分法 ▪ 微生物或酶作用下的拆分 ▪ 色谱分离法
CO2H
HO
CH3
H
相同
（三）*对映体的标记
1. 构型R/S的确定
1）按次序规则列出与手性碳原子相连的四个基团的优先次序 2）最小基团放在离观察者最远处
大
小
顺时针 R 构型
大
小
逆时针 S 构 型
3）Fisher投影式中 最小基团在竖键上 大 顺 小 大逆小 最小基团在横键上 大 顺 小
大逆小
CH3
顺反异构
构型异构
立体异构
对映异构
构象异构
一、物质的旋光性
(一) 自然光和偏振光 1. 自然光：在各个方向上振动的光 2. 偏振光：在一个方向上振动的光 3. 偏振光的产生
（二 ）旋光性物质和非旋光性物质
1. 非旋光性物质：当偏振光通过某物质时， 如果该物质能使通过它的偏振光的振动方 向不发生改变，如H2O，C2H5OH
CH3
H
对映体
3). 离开平面翻转180°，得到对映体
CO2H H OH
CH3
翻转 180
CO2H HO H
CH3
对映体
4). 取代基互换位置奇数次，得到对映体
CO2H 取代基位置
H
OH
CH3 互换奇数次
CO2H
HO
H
CH3
对映体
5). 取代基互换位置偶数次，构பைடு நூலகம்不变
CO2H 取代基位置
H OH CH3 互换偶数次
温度和λ下，单位长度（1dm），单位浓度（1g/ml） 的旋光度
比旋光度只决定于物质的结构
t
D
=
lC
- 样品的旋光度
l- 样品管的长度 c - 样品的浓度
如：葡萄糖
[α]20 ＝＋52.5°(水) D
钠光灯
右旋
二、分子的对称性和旋光性
（一）对称因素
1.对称面（σ）
定义： 若有一个平面， 能将分子切成两部分， 一部分正好是另一部分 的镜象，这个平面就是 这个分子的对称面。
2.旋光性物质：当平面偏振光通过某物质时， 如果该物质能使通过它的平面偏振光的振动 方向发生旋转，则称该物质具有旋光性或称 该物质为旋光性物质，如葡萄糖。
（三） 旋光仪、旋光度和比旋光度
1.旋光度：偏振光通过旋光性物质时，振动方向 改变的角度，用α表示
2.旋光仪：测量旋光度的仪器
3.比旋光度（ Specific rotation ）：在一定的溶剂、
H (4)
CH3
H
S Br
C2H5
C2H5
H
H
Br H3C
H3C
Br
(1)
(2)
R
H
C2H5
H3C
S
Br CH3 H3C
H
H
H
(3)
S
CH3 H
H Br
(4) S
2.相对构型(D, L表示法)
以甘油醛化合物的构型作为确定其它化合物的标准
CHO
CHO
H OH
HO H
▪ 横向基团位于平面的前方 竖向基团位于平面的后方
处理Fischer投影式的注意事项 1). 在平面上旋转180°，构型不变。
CO2H H OH
CH3
180 相同
CH3 HO H
CO2H
2). 在平面上旋转90°或270°，得到对映体
CO2H H OH
CH3
90 270
H
CH3
CO2H
OH
OH
HO2C
（二）对映体的表示方法
1.透视式（楔形式） 规则：实线－纸平面上 楔形线－纸平面前方
虚线－纸平面后方
C2H5
H OH
H3C
Br
H
C2H5
CH3
2. Fischer projection (投影式)
CO2H
H
OH
CH3
CO2H H C OH
CH3
CO2H H OH
CH3
Fischer projection