立体化学基础
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。
《有机化合物的结构》立体化学基础
《有机化合物的结构》立体化学基础在有机化学的广袤世界里，有机化合物的结构就如同是一座精巧构建的大厦，而立体化学则是其中至关重要的基石。
理解有机化合物的立体结构，对于深入探究其性质、反应以及在各种领域中的应用都具有不可估量的意义。
首先，让我们来认识一下什么是有机化合物的结构。
简单来说，它指的是构成有机分子的原子在空间的排列方式。
这可不仅仅是原子的简单连接，而是有着极其精妙的规律和特点。
原子之间通过化学键相互结合，形成了有机分子的骨架。
常见的化学键包括共价键，比如单键、双键和三键。
这些键的类型和长度，以及它们之间的角度，都对有机化合物的结构和性质产生着深远的影响。
以最简单的有机化合物甲烷为例，它的分子结构是正四面体。
碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。
这种空间排列使得甲烷分子具有特定的对称性和稳定性。
当我们谈到有机化合物的立体化学基础时，不得不提到手性这个重要的概念。
手性就好像是我们的左右手，虽然看起来相似，但却不能完全重合。
在有机化学中，存在着许多手性分子，它们具有对映异构体。
对映异构体在物理性质上，如熔点、沸点、溶解度等，往往非常相似，但在生物活性和化学反应性方面却可能有着天壤之别。
比如，某些药物的一种对映异构体可能具有良好的治疗效果，而另一种可能不仅无效，甚至还会产生副作用。
再来看一下碳的四面体构型。
当碳原子与四个不同的原子或基团相连时，就会形成手性中心。
这四个基团在空间上的不同排列，就产生了一对对映异构体。
那么，如何确定一个分子是否具有手性呢？这就需要用到一些方法和规则。
比如，可以通过观察分子是否存在对称面或对称中心来判断。
如果不存在对称面和对称中心，那么这个分子很可能就是手性分子。
除了手性，有机化合物的构象也是立体化学中的一个重要方面。
构象是指由于单键的旋转而导致分子中原子在空间的不同排列方式。
以乙烷为例，它的构象可以有无数种，但最常见的是交叉式和重叠式。
交叉式构象能量较低，比较稳定；而重叠式构象能量较高，相对不稳定。
立体化学基础PPT课件
无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第24页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
NH2 H
分子中没有手性中心
H
端位上连接的基团 处于
垂直
平面
CH3
第25页/共90页
CH CH3
旋光方向
顺时针 右旋 用“＋”表示 逆时针 左旋 用“－”表示
旋光度“”是一个变量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响， 为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度[]来表示。
第9页/共90页
（三）比旋光度[α]
在一定温度和波长（钠光）条件下，样品浓 度为1 g.mL-1 时，在 1 dm 长的盛液管中测得的旋 光度。是一物理常数。
有手性碳原子的分子为手性分子。
Et Me
H
H
Me H
Et H
H
H Et Me
＝
H Et
H Me
无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第32页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
OH
H
OH
CH2OH
L - 乳酸
D - 乳酸
化学第三章立体化学
C=Y
CY (Y) (C)
Y为C、O、N等常见原子，是几重键就相当于连几 个相同的原子。
H (C) CH CH2 相当于 C C H
(C) H
H(C) H(C)
相当于 (C)
H
( C)
(C)
H
H (C)
(C) (C) C CH 相当于 C C H
(C) (C)
(N) (C) C N 相当于 C N
H
H
CC C6H5
CH3 CC
H
H
（顺，顺）
H CC
C6H5
H H
CC
H
CH3
（顺，反）
H
C C6H5
H
CH3
CC
C
H
H
（反，反）
H
H
H
CC
CC
C6H5
H
CH3
（反，顺）
H
CH2CH3 CH3CH2
CH(CH3)2
CC
CC
CH3
CH2CH2CH3 CH3
CH2CH2CH3
(三) Z , E － 命名法
H5 4 H
CC
CH3
3 2H CC 1
H
COOH
(2E,4Z) – 2,4- 己二烯酸
（四）顺反异构体的性质（一般规律的比较）
顺、反-丁烯二酸的物理性质
异构体
熔点/℃ 密度
溶解度（ 25℃） /(g/100g·H2
O)
顺-丁烯二酸 130
1.590
78.8
反-丁烯二酸 287
1.625
0.7
1．构造式（结构式）相同（分子的结构相同，构型不同）
2. 比较各种取代原子或原子团的排列顺序时，先比 较直接相连的第一个原子的原子序数。如果是相同 原子，那就再比较第二个、第三个……原子的原子 序数。 C(CH3)3 > CH(CH3)2 > CH2CH3 > CH3
立体化学基础.
丙 丙 异构
二,对映异构体和手性分子 (一)对映异构体和手性分子
下图为一对互为镜像关系的乳酸分子的立体结构式(透视式 : 下图为一对互为镜像关系的乳酸分子的立体结构式 透视式): 透视式
镜子 C2OH C HO H CH3
a
C2OH H C CH3 OH
b
a和b互为镜像的一对乳酸分子 实线代表位于纸平面上的键; 实线代表位于纸平面上的键; 虚线… 代表伸向纸平面后面的键, 虚线… 代表伸向纸平面后面的键, 楔形线代表伸向纸平面前方的键
第三章 立体化学基础
立体化学是现代有机化学的一个重要分支, 立体化学是现代有机化学的一个重要分支,是从三 维空间来研究有机物的结构以及结构与性质之间的关系. 维空间来研究有机物的结构以及结构与性质之间的关系. 一,同分异构现象 碳 链异 构
构 造异 构 异 构现 象 立 丙异 构
位 置异 构 官 能团 异构 互 变异 构 构 丙 异构 构 象 异构
12
可用不同的方法表示同一立体异构体的立体结构 三羟基丁醛: 例:2R, 3S-2, 3, 4-三羟基丁醛: 三羟基丁醛
CHO H OH HO H CH2OH HO H HOH OH CHO H CH2OH OHC CH2OH H OH
Fischer投影式 投影式
锯架式
Newman投影式 投影式
13
-CH3 < -CH2CH3 < -CH2CH2CH3 < -CH(CH3)2
H3C C2H5 H OH
-OH >-CH2CH3 >-CH3 > H
R-2-丁醇 丁醇
18
(3)若手性碳连有含重键的基团时,则可看 若手性碳连有含重键的基团时, 作多次与同一原子相连.例如: 作多次与同一原子相连.例如:
《有机化学(第二版)》第6章：立体化学基础
第六章
立体化学基础
19:21
第一节 顺反异构 一、顺式和反式 二、Z—型和E—型 三、顺反异构的性质
19:21
第一节 顺反异构
1、 顺反异构
重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。 哪些化合物存在顺反异构体：
(1). 含有 C =C 、 C =N 、 N =N 双键的化合物。
(2). 环状化合物。
顺反异构现象。
顺反异构体的命名方法： 1. 顺/反标记法：
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”。
a C=C b b b a a C=C a b b b b a a a
19:21
b a
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
_ 顺式 (cis )
_ 反式 (trans )
2. Z / E标记法：
该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。
规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为 Z
式（德文Zusammen的缩写，中文意为‘在一起’）；否
a C=C b (Z)
c d
a c
b d
a C=C b (E)
d c
19:21
应用举例: 含C=C双键的化合物：
H Cl _ C=C H Cl H Cl C=C Cl H
翻 转
CO O H HO H C H3
翻 转
(2) 可以旋转n180。(n>=1)，但不能旋转90。或270。。
19:21
CO O H H OH C H3
旋 转180
C H3 。 HO H CO O H
19:21
旋转180 。
CO O H H OH C H3
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用在有机化学中，立体化学是一个重要的分支领域，它研究的是分子和化合物的三维结构及其对化学性质的影响。
立体化学的概念和应用在有机化学领域具有举足轻重的地位。
本文将对有机化学中的立体化学进行基本概念的整理，并探讨其在化学研究与应用中的重要性。
一、立体化学的基本概念1. 手性：手性是立体化学的一个重要概念，指的是分子或离子的不可重合的镜像异构体。
手性分子无法通过旋转或挪动使其镜像与原分子完全重合，就好像左手和右手无法完全重合一样。
2. 构象异构体：构象异构体指的是同分子式、同结构式但不同空间构型的异构体。
构象异构体的存在是由于分子的键旋转或自由转位所引起的。
典型的构象异构体如反式异构体和顺式异构体等。
3. 立体异构体：立体异构体指的是具有不同立体构型的分子或化合物。
常见的立体异构体有立体异构体、顺反异构体、环异构体等。
立体异构体的存在表明分子或化合物在空间上具有多种不同的构型。
4. 立体中心：立体中心是指一个分子中与不同基团相连的一个原子。
立体中心通常是由于其所连接的基团不对称而导致的。
一个分子可以有一个或多个立体中心。
5. 伪旋光体系：伪旋光体系是一种没有旋光性质的化合物与另一种旋光体系混合而形成的旋光体系。
这种混合体系的旋光性质来源于两个（或多个）异构体存在的旋光性质的合成。
二、立体化学的应用1. 手性药物：手性药物是指那些由手性分子构成的药物。
由于手性药物和其镜像异构体具有不同的生物活性，所以对于手性药物的合成和分离有着重要的意义。
立体化学在药物研发和制备中发挥着重要作用。
2. 光学活性物质：光学活性物质是指那些能够旋转平面偏振光的化合物。
通过立体异构体的性质，光学活性物质可以用于制备偏光镜、偏振片等光学器件，同时也广泛应用于化学分析和手性分离等领域。
3. 反应立体化学：立体化学对于有机反应的研究和理解具有重要意义。
通过研究反应的立体选择性、选择性和环境中对于反应物立体异构体的识别能力，可以更好地设计有机反应和催化剂的设计。
第三章立体化学基础
2、D/L命名法 这是与（+）—甘油醛比较得出的，故用 这种方法标记的构型叫相对构型。 当一个光活性化合物在发生反应时，只 要不对称中心的键不发生断裂，分子的空 间构型就保持不变。例如：
CHO H OH CH 2OH D-(+)-甘油醛 [O] H COOH [H] OH CH 2OH D-(-)-甘油酸 H CH 3 D-(-)-乳酸 OH COOH
COOH
OH
H
OH
CH3
CH3
例如：(+)- 酒石酸
COOH H HO C C OH H
H HO COOH OH H COOH
透视式
COOH
Fischer投影式
例如： COOH
H C OH Fischer 投影式 HO
CH3
COOH H CH3
CHO H C CH3 Fischer 投影式 H CHO NH2 CH3
H3 C C2 H5 H OH
-OH >-CH2CH3 >-CH3 > H
R-2-丁醇
（3）若手性碳连有含重键的基团时，则可 看作多次与同一原子相连。例如：
-CHO < H,O,O
H3C CHO H CH2OH
-COOH O,O,O
< -CH2SH H,H,S (S>O)
-CHO>-CH2OH>-CH3>H
Fischer规定D-(+)甘油醛的Fischer投影式如下：
CHO H OH CH2OH HO CHO H CH2OH
D-(+)甘油醛
L-(-)甘油醛
羟基在右边即为D-型，在左边为L-型。 将其他手性化合物的Fischer投影式与甘油醛的 比较，若手性碳上的取代基写在碳的右边， 就称该化合物为D-型；反之，为L-型。
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第五章 立体化学基础（手性分子）
一、选择题
1．下列化合物具有旋光性的是( )。
CH 2OH
HO H
2OH
3
H
A ．
B ．
C ．
D ．
3
3COOH
H
2．3-氯-2,5-二溴己烷可能有的对映体的个数是( )。
A ．3对 B ．1对 C ．4对 D ．2对
3．下列羧酸最稳定的构象是( )。
COOH
CH 3H 3C H 3C
COOH
CH 3A ．B ．
C ．
D ．
4．下列化合物构型为S 型的是( )。
A ．
B ．
C ．
D ．CH 3
Br
H
2
CH 3
HO
H 2CH 3
CH 2OH
Cl
H COOH
HO
H 2OH
5．具有手性碳原子，但无旋光活性的是( )。
A.E-1,2-二甲基环丁烷
B.Z-1,2-二甲基环丁烷
C.1,2-二氯丁烷
D.1,3-二氯丁烷
E.1,4-二氯丁烷 6．下列化合物的绝对构型为( )。
COOH H OH
2CH 3
A ．
B ．
C ．
D ．D-L-R-S-型
型型型
7．下列化合物构型为S 型的是( )。
A ．
B ．
C ．
D ．CH 3
Br
H
2
CH 3
HO
H 2CH 3
CH 2OH
Cl
H COOH
HO
H 2OH
8．下列互为对映体的是( )。
H HO COOH H OH COOH
H OH
H COOH H
HOOC
OH H HO COOH OH
H COOH HO
COOH (1)(3)
(4)
(2)(1)(3)(4)(2)(1)(3)(2)和和和和(3)A ．
B ．
C ．
D ．
9．3R ，4R-3，4-二苯基戊酸的最稳定构象是( )。
A ．
B ．
C ．
D ．
3
C 6H 5
6H 5
HOOCH 2
3
C 6H
6H 5
3
C 6H H C 6H
65
H 3H C 6H
10．下列分子没有手性的是( )。
A ．顺-1-甲基-3-乙基环戊烷
B ．反-1-甲基-3-乙基环戊烷
C ．顺-1-甲基-2-乙基环丙烷
D ．反-1-甲基-3-乙基环丁烷 11．下列化合物的Newman 式对应的费歇尔投影式为( )。
CH 2Cl H OH 2Cl
H OH
A
．B ．C ．D ．2ClH 2CH 2Cl
HO
H 2Cl
HO
H CH 2Cl
HO H
2Cl H OH
CH 2Cl
H OH 2Cl
HO H
12．下列化合物的立体异构体数目为( )。
CH 2CH=CHCH 3
H OH 3H
OH
A ．4
B ．8
C ．16
D ．32 二、 是非题
1．凡是有其镜像的分子都是手性分子。
( ) 2．对映异构体的比旋光度应大小相等、旋光方向相反。
( ) 3．手性分子中必定含有手性碳原子。
( ) 4．含有一个手性碳的分子一定是手性分子。
( ) 5．含有两个手性碳原子的分子也一定是手性分子。
( ) 6．手性分子与其镜像互为对映异构体。
( ) 7．没有手性碳原子的的分子一定是非手性分子，必定无旋光性。
( ) 8．光学异构体的构型与旋光方向无直接关系。
( ) 9．对映异构体可通过单键旋转而相互重合。
( ) 10．如果一个化合物没有对称面，它必然是手性的。
( ) 三、推导结构
某链状化合物A 的分子式为C 5H 9Cl ，有旋光性，经催化加氢后得到B ，B 仍有旋光性。
试写出A 和B 的可能的结构式。
四、计算题
20。
C时，用钠光灯光源测得1L含50克果糖的水溶液的旋光度为-4.64。
，计算其比旋光度。
(李兆楼编)。