7.1-7.3 异构体的分类
同分异构体的分类
同分异构体的分类
同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物。
它们的存在给化学合成、分离与鉴定带来了很大的挑战。
为了更好地对同分异构体进行分类与鉴定，化学家们发展了很多方法，如NMR谱、质谱、红外光谱等。
其中，最常用的方法是通过质谱的分子离子峰来区分同分异构体。
此外，还可以通过对同分异构体的物理性质进行比较，如熔点、沸点、密度等。
通过这些方法，化学家们可以更准确地鉴定和分类同分异构体，为化学研究和应用提供了重要的支撑。
- 1 -。
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和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和构型异构。
（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）、从起因方面看，构象是由单键内旋转所造成的原子空间排布方式；构型是由化学键所固定的原子空间排列方式。
（2）、从改变方面看，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）、从分离方面看，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）、从数目方面看，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和时，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：是原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
包括顺反异构、对映异构（也称为旋光异构）等1、对映异构：互为镜像关系的立体异构体,称为对映异构体 (enantiomers,简称为对映体). 对映异构体都有旋光性,其中一个是左旋的,一个是右旋的. 所以对映异构体又称为旋光异构体.简单的说也就是两个异构体之间的关系就如同一个物体的立体结构在照镜子，这个立体结构和它在镜子中的像互为对映异构体。
高考有机化学二轮复习同分异构体书写知识点
高考有机化学二轮复习同分异构体书写知识点同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但因结构不同而产生了性质上的差异的现象。
同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体。
1．同分异构体的类别(1)碳链异构：碳骨架不同引起的异构。
(5)对映异构（旋光异构）：互为实物与镜像而不可重叠的立体异构体，称为对映异构体（称为对映体），对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的，所以对映异构体又称为旋光异构体。
手性碳：与4个不同的原子或原子团相连的碳原子。
(6)构象异构：由于有机分子中σ键可以自由旋转，使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列，这种特定的排列形式称为构象。
由单链旋转而产生的异构体称为构象异构体或旋转异构体。
2．同分异构体数目的判断方法一般按碳链异构？位置异构？官能团异构的顺序书写。
(1)记忆法记住一些常见有机物异构体数目。
例如：①凡只含一个碳原子的分子均无异构体；②乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔无异构体；③4个碳原子的烷烃有2种异构体，5个碳原子的烷烃有3种异构体，6个碳原子的烷烃有5种异构体。
④苯环上有两个取代基，苯环上的位置有邻、间、对3种。
⑤苯环上有三个取代基。
若三个取代基相同，则有3种结构：若三个取代基中有2个相同，则有6种结构：若三个取代基均不相同，则有10种结构：(2)基元法①丙基的结构有2种[CH2CH2CH3、CH(CH3)2]，则丙醇(C3H7OH)、丁醛(C3H7CHO)、丁酸(C3H7COOH)有2种同分异构体。
②丁基的结构有4种，则一氯丁烷(C4H9Cl)、丁醇(C4H9OH)、戊醛(C4H9CHO)、戊酸(C4H9COOH)有4种同分异构体。
③戊基的结构有8种，则一氯戊烷(C5H11Cl)、戊醇(C5H11OH)、己醛(C5H11CHO)、己酸(C5H11COOH)有8种同分异构体。
(3)先定后动法分析二元取代物的方法，如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另外一个Cl，从而得到其同分异构体，共四种。
构造异构体
构造异构体构造异构体是旋光异构体。
1.异构体分类异构体分为以下三类：1、碳链异构：由于碳原子的连接次序不同而引起的异构现象。
2、官能团位置异构：由于官能团的位置不同而引起的异构现象。
3、官能团异类异构：由于官能团的不同而引起的异构现象。
化学上同分异构现象是指具有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物。
化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
立体异构体（stereoisomerism），根据IUPAC 金色书的定义是指具有相同原子连接顺序，但原子在空间排列不相同的同分异构体。
这种异构现象称为立体异构。
具有不同光学性质的立体异构体又称光学异构体，光学异构”以前将立体异构划分为几何异构、旋光异构和构象异构三类，但目前较好的分类是将其分为对映异构和非对映异构两类，其中非对映异构又包括顺反异构（即几何异构）和构象异构。
2.构造异构与构型异构是什么？构造异构有这几种⒈碳链异构：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。
正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3 ⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。
又可分为官能团位置异构和取代基位置异构。
⑴官能团位置异构是因官能团取代不同类型的氢而引起的。
1-丁烯CH2=CHCH2CH3和2-丁烯CH3CH=CHCH3 ⑵取代基位置异构是取代基取代不对称环上不同类型的氢而引起的。
1-甲萘和2-甲萘⒊官能团异构是异构体的分子式相同而分子中的官能团不同的现象。
乙醇CH3CH2OH 和甲醚CH3OCH3的分子式都是C2，但官能团不同。
3.构造异构包括什么？构造异构可分为以下3类：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。
正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3 ⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。
第7章立体化学-讲义
R, S标记法
7.5 构型和构型标记
注意：化合物的构型R,S或D,L和旋光方向()是没有关系的，因为旋光方向 16 是化合物的固有的性质，而对化合物构型的标记是人为的规定。
7.6 含有两个手性碳原子的化合物
一、两个不同手性碳原子的化合物 **
氯
代
*
*
苹
*
*
果
酸
非对应异构体(diastereoisomer):
*
*
*
*
如以n代表分子中手性碳原子的个数，那么立体异构的最高总数应是2n个。
17
7.6 含有两个手性碳原子的化合物
二、两个相同手性碳原子的化合物
*
*
酒
*
*
石
*
*
酸
*
*
*
*
内消旋(meso-)化合物:
这种有手性中心，但无手性的化合物叫做内消旋化合物。可见分子有手性中心， 分子不一定有手性，这是由于分子中一部分引起的旋光被作为镜面的另一部分所抵消。
实物与镜像不能重叠的现象称为手性(chirality)。
5
7.1 异构体的分类
对映异构体的性质: (1) 物理，化学性质相似； (2) 对平面偏振光的作用不同: 一个可以使平面偏振光右旋(dextrorotation)，符号为(+) 一个可以使平面偏振光左旋(levorotation), 符号为(-) 其向右及向左旋转的角度基本相同，因此对映异构也称为旋光异构。 (optical isomer)
Conclusion:
什么是平面偏振光？
6
7.2 偏振光和比旋光度
尼可尔棱镜(Nicol prism)
旋光度a
(1) 偏振光: (2) 旋光性，也称光学活性(optical activity)
高三化学必修一异构体知识总结
精心整理
高三化学必修一异构体知识总结
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1. ;具有
先碳干异构，再位置异构，官能团异构。
烷烃：(仅有碳干异构)：主链由长到短，支链由“整”到“散”，取代基由“中间”到“边缘”。
即依次将最长碳链上的碳原子减少，将所减少的碳原子分别变成多个甲基、乙基、丙基、异丙基等取代基边在主链上，并依次改变
它们的位置和连接方式。
烯烃则多一个C=C双键的位置异构，因而数目比相应烷烃的同分异构体多，用“等效氢原子”法进行巧断同分异构体的数目，原则是：a.同一碳原子上的氢原子是等效的，b.同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，c.处于镜面对称的氢原子是等效的。
;c.取
醛;
1号，
概念
定义
化学式
结构
性质
同位素
质子数相同，中子数不同的原子
元素符号表示不同，如、、
和O3
不同
相似
物理性质不同，化学性质相同
同分异构体
分子式相同，结构不同的化合物
相同
不同
物理性质不同，化学性质不一定相同。
有机化合物的立体异构体
有机化合物的立体异构体在有机化学中，立体异构体是指化学结构相同但空间排列不同的分子。
简单来说，它们拥有相同的原子组成和原子连接方式，但却以不同的方式排列在空间中。
这种空间排列的差异导致了立体异构体之间在物理性质和化学性质上的差异。
一、立体异构体的分类立体异构体可以分为两大类：构象异构体和对映异构体。
1. 构象异构体：构象异构体是由于分子在空间中自由旋转而导致的异构体。
在构象异构体中，原子之间的键仍然保持不变，但它们在空间中的摆放位置发生了改变。
这种异构体间的转变可以通过旋转，翻转和键的自由旋转来实现。
常见的构象异构体包括顺式和反式异构体，这是不对称双键化合物的例子。
2. 对映异构体：对映异构体是由于分子的两个或多个不对称中心而导致的异构体。
在对映异构体中，分子的原子连接方式相同，但是它们的空间排列方式不同，无法通过旋转或翻转互相重合。
对映异构体之间的转变需要通过化学反应或物理方法来实现。
对映异构体的存在常常导致光学活性，它们对偏振光具有非对称性的旋光效应。
二、构象异构体的示例1. 顺式异构体和反式异构体：顺式异构体和反式异构体是由于不对称双键而产生的构象异构体。
在不对称双键中，原子之间的排列方式可以是顺时针或逆时针的。
顺式异构体中两个较大的取代基位于同一侧，而反式异构体中两个较大的取代基位于相对侧。
例如，顺式-2-氯丙烯和反式-2-氯丙烯是构象异构体。
尽管它们具有相同的分子式和原子连接方式，但是顺式异构体和反式异构体在物理性质和化学性质上可能会有差异。
2. 键的旋转：构象异构体中的另一个例子是由于键的自由旋转而导致的异构体。
例如，2,3-二氯丁烷可以存在两种构象异构体，即轴向异构体和平面异构体。
在轴向异构体中，两个氯原子位于同一平面上，而在平面异构体中，两个氯原子位于不同的平面上。
三、对映异构体的示例对映异构体由于分子的不对称中心而产生。
不对称中心可以是碳原子，也可以是其他原子。
对映异构体是立体异构体中最常见的类型之一，并且具有许多重要的应用。
有机化合物的同分异构体与立体化学
有机化合物的同分异构体与立体化学有机化合物是由碳和其他元素（如氢、氧、氮等）组成的化合物，其中一个重要的性质就是同分异构体的存在。
同分异构体是指化学式相同、结构不同的化合物。
这种现象在有机化学中非常普遍，而立体化学则是研究这些同分异构体中分子结构的空间排列以及它们对化学性质的影响。
一、同分异构体的分类同分异构体可以分为两种类型：构造异构体和立体异构体。
1. 构造异构体构造异构体是指分子结构的连接方式不同，例如链异构体、环异构体和官能团位置异构体等。
链异构体是指碳链连接方式不同，例如正丁烷和异丁烷。
环异构体是指分子中含有环状结构，例如环丙烷和环丁烷。
官能团位置异构体是指官能团的位置不同，例如甲醇和乙醇。
2. 立体异构体立体异构体是指分子结构的空间排列方式不同，例如构型异构体和对映异构体。
构型异构体是指分子的化学键连接方式不变，但在空间中存在不可旋转的取向差异，例如顺式和反式异构体。
对映异构体是指分子的化学键和取向方式均不变，但在空间中无法与其镜像重合，例如手性分子。
二、同分异构体的形成原因同分异构体的形成原因主要有以下几个方面：1. 碳原子的自由旋转碳原子可以自由旋转，这使得有机分子在空间中有多种可能的构型。
例如，乙烷可以通过碳碳单键旋转来形成不同的构型。
2. 可旋转的双键双键的旋转也能导致同分异构体的产生。
例如，丙烯存在顺式和反式两种异构体。
3. 手性中心手性中心是指一个碳原子上连接有4个不同的官能团，这种结构称为手性分子。
手性分子的两个对映异构体无法通过旋转或镜像重合，因此具有不同的化学性质。
例如，甘油醛和左旋肉碱就是手性分子。
三、同分异构体的意义同分异构体的存在对于有机化学具有重要的意义。
1. 说明结构不依赖于化学式同分异构体的存在说明，一个化学式可以对应多种不同的分子结构，这与其他类型的化合物不同。
这使得有机化学变得更加丰富多样。
2. 解释物种多样性同分异构体的存在为物种的多样性提供了解释。
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1第七章立体化学
申宝剑
中国石油大学化学科学与工程学院
为什么要学习立体化学？
¾1957年德国开发了一种用于减轻妇女怀孕时呕吐症状的药物“反映停（沙利度胺）”，结果几年以后，到了1962年发现，使用过这种药物的妇女所产婴儿中出现了9000多名畸形儿，大大高于正常比例。
后来研究发现：原因是所用的沙利度胺是一种由左旋和右旋立体对映异构体组成的称之为“外消旋”
的混合物，元凶是药物中对映异构体中的一个….，从这个悲剧故事中我们可以领悟到立体化学的重要性！
¾2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯，以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩！
分子构造碳骨架异构
官能团位置异构
7.1 异构体的分类
Cl
Br
H
F
Br
Cl
H F H
Cl
Br
F
和
¾两个具有相同的分子式、但具有不同原子排列的分子，其构型式不能重叠，两种化合物互为实物和镜像的关系，就像人的左右手，互为对映，不能重合，这种异构称为对映异构（enantiomerism）。
也称为手性（chirality）。
¾具有手性的分子称为手性分子（chiral molecule）。
¾虽然所有的分子都有其镜象，但并不是都是对映异构体¾对映异构体的性质：对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手互为镜像，它们不能重合，就像左手的手套戴在右手上总是不合适，为此把实物和镜像不能重合的现象称为手性（chirality）。
能够重合（叠起来）不能重合
对映异构（手性）的特性
?
两个对映体结构差别很小，因此它们具有相同的沸点、熔点、溶解度等，化学性质也基本相同，很难用一般的物理及化学方法区分。
对映异构（手性）的特性
手性分子的特性：外界手性环境对其性质（作用）有影响
z一个人伸出的是右手，另外一个人伸出的也是右手
对映异构的特性－旋光性
¾不同的对映体对平面偏振光的作用不同：一个可使平面偏振光向右旋（dextrorotation），符号为（＋），称为右旋体；另一个可使平面偏振光向左旋
（levorotation），符号为（－），称为左旋体。
其向右及向左旋转的角度基本相同，因此对映异构也称为旋光异构（optical isomer）。
¾物质能使平面偏振光旋转的性质称为旋光性或光学活性（optical activity）。
具有旋光性的物质称为光学活性物质。
¾此外，在生理活性等方面，对映异构体也表现出不同的活性
7.2
普通光通过尼可尔棱镜或人造偏振片，一部分光线被
旋光仪工作原理解析
z实验室利用旋光仪测定化合物的旋光性，旋光仪组成如下：
旋光仪与比旋光度
z 旋光性是由旋光物质的分子引起的，与分子的多少有关，因此旋光仪测定的旋光度α的大小与盛液管的长度、溶液的浓度有关。
如果溶液的浓度增加一倍，获盛液管的长度增加一倍，则所测定的旋光度α增加一倍。
z
排除这些因素的影响，用比旋光度【α】t λ表示旋光物质特性，比旋光度与旋光仪的读数α有如上式所示的关系：z l ：盛液管长度，用dm 表示
z c ：溶液浓度g/ml
z λ：光源的波长t ：温度
α
比旋光度
¾比旋光度表示：1ml含1g旋光性物质的溶液，（溶剂的性质影响旋光度），放在1dm长的盛液管中，利用一定波长的入射光（常用钠单色光），测得的旋光度。
¾比旋光度与沸点、熔点一样，是旋光性物质的物理常数。
如葡萄糖水溶液在20 °C时，用钠光灯作为光源，其比旋光度为52.5 °，表示为：
[a]20D＝＋52.5。
（水）D表示钠单色光
旋光仪—左旋与右旋z α是角度，人为规定：刻度盘顺时针旋转为右旋（＋），逆时针旋转为左旋（－）。
B C
E
7.3
z假如有一个平面可以把分子分割成两部分，而一部分正好是另一部分的镜像，这个平面就是分子的对称面。
例如：1，1－二氯乙烷分子有一个对称面。
z这样的分子实物和镜像能够重合，分子无手性。
z大量实验证明：只要分子存在对称面，它的实物和镜像就能够重合，分子无手性。
对称中心
z若分子中有一点P，通过P点画任何直线，如果离P点等距离的直线两端有相同的原子，则点P称为分子的对称中心（用i表示）。
这样的分子实物和镜像能够重合，分子无手性。
四重交替对称轴
¾假设分子中有一条直线，当分子以此直线为轴旋转360°/n后（n=正整数)，再用一个与此直线垂直的平面作镜面作出镜像，如果得到的镜像与原来的分子完全相同，这条直线就是该分子的n重交替对称轴。
¾例如，以下结构的分子有4重交替对称轴。
二重交替对称轴－
分子有无手性？
判断分子有无手性的基本原则(重点)
z一个分子如具有对称面，或对称中心，或四重
交替对称轴，则这个分子无手性。
反之，一个
分子若无对称面，无对称中心，也无四重交替
对称轴，则这个分子有手性，即有旋光性。
z一般情况下，四重交替对称轴往往和对称面及
对称中心是同时存在的，因此如分子没有对称
面和对称中心，一般就可断定它有旋光性。
手性碳或手性中心
z如果一个碳周围的四个基团都不相同，就找不到对称面、对称中心，分子有手性。
z通常称这个碳为手性碳或手性中心，以前称不对称碳，在结构式中常用*标出。