顺反异构、对映异构
第二章 立体化学
(Z)-1，2-二氯-1-溴乙烯 反-1，2-二氯-1-溴乙烯
(E)-1，2-二氯-1-溴乙烯 顺-1，2-二氯-1-溴乙烯
(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
二、顺反异构体的性质
▪ห้องสมุดไป่ตู้物理性质不同 ▪ 化学性质：基本相同，与空间构型有关的有差别。
次互换，使最不优先的基团位于顶部，剩下3个原子或基团按照从优先到不优
先的顺序，顺时针方向排列为R-构型，逆时针方向排列为S-构型。
（二）对称中心
如果有机分子中存在一个假想的点，从分子中任一原子或基团向该点作一直 线，再从该点将直线延长，在等距离处遇到相同的原子或原子团，则该点即 为该分子的对称中心。
四、判断对映体的方法
➢ 比较一个分子和它的镜像，如果两者不能重合，则为对映体。 ➢ 有对称面或对称中心的分子为非手性分子（没有对映体）。 ➢ 仅有一个手性碳原子(或手性中心)的分子为手性分子（有对映体）。
第三节
手性、手性分子和对映体
一、手性
镜像与实物不能重合的现象称为手性（chirality）。
二、手性分子和对映体
手性分子：与镜像不能重合的分子。 手性碳（不对称中心）：连接4个不同原子或基团的碳。
手性碳
与镜像不能重合的分子彼此互为对映异构体（手性异构体）
三、分子中常见对称因素
（一）对称面
对称面：能将分子切分为具有实物与镜像关系的假想平面。有对称面的化合 物不是手性分子。
第二章
立体化学
立体化学：研究有机分子的立体结构、反应的立体选择性 及其相关规律和应用。
碳链异构
位置异构 构造异构
立体化学
(2) 第二个手性中心的产生
如果在一个旋光性分子里生成第二个手性碳原子， 生成非对映体的量是不相等的。
例如：
CH3 H Cl H H CH3
(2S)-氯丁烷 手性环境
Cl2
CH3 H Cl Cl H CH3
(2S,3S)-二氯丁烷
CH3 + H H Cl Cl CH3
(2S,3R)-二氯丁烷
29%
第五章
立体化学
立体化学是研究分子中原子或原子团在空 间的排列状况，以及不同的排列对分子的 物理和化学性能的影响。 立体化学中主要讨论顺反异构、对映异构、 构象异构。
§5-1顺反异构
顺反异构（cis-trans isomerism）是讨论分 子旋转受双键或环的限制引起的异构现象。 属于几何异构。 一．含有碳碳双键的顺反异构
Ö Ô Ö Ó Ê Ð ·×
基团空间位阻之和＞0.29nm时有手性
有手性面的化合物：手性面是通过分子的 平面，在它两侧的取代基是不同的 。 如柄型化合物：
(CH2) n
O R
O
当R=COOH时：n≥10，自动消旋化； n＝9，加热时慢慢消旋化； n≤8，有对映体，是手性分子
螺旋型化合物：
赤式
CHO HO H H OH CH2OH
苏阿糖
CH3 Cl H H OH CH3
苏式
相同的原子在同侧
相同的原子不在同侧
沿C—C键轴观看，相同或相似的原子或基 按相同方向出现者为赤型，以相反方向出现时 为苏型。例如：
H H Cl H3C OH 苏式 前 后 前 CH3 CH3 H3C H 苏式 后 前 H Cl OH HO H Cl CH3 赤式 后 前 H CH3 H3 C HO H 赤式 后 H Cl CH3
第八章 立体化学对映异构
? : 旋光度；c: 溶液浓度 (g/mL)；ρ: 纯液体密度(g/mL) ；l: 管长(dm)
? ? 通常要标出测定时的温度和偏振光的波长:
?
t
?
溶剂对比旋光度也有影响，要注明所用溶剂。
例: 在20℃时，以钠光灯为光源测得葡萄糖水溶液的比旋光度为
右旋52.5°，记为:
??
?20 D
?
? 52.5?(水)
返回
26
R-S 标记法
? 根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记： (1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为： a、b、c、d，并
将它们按次序规则排队。 (2)若a,b,c,d 四个基团的顺序是 a(较优基团)>b>c>d ，将该手
性碳原子在空间作如下安排：
? 把排在最后的基团 d放在离观察者 最远的位置，然后按 先后次序观察其他三个基团。 ? 即从最先的a开始看，经过b，再到c。 ? 若方向是 顺时针 的，则该手性碳原子的构型标记为 “R”；若为逆时针，则标记为“S”
-31.3°(乙酸乙酯 )
+31.3°(乙酸乙酯
外消旋体153
)
(III) (2R,3S)-(-) 167
-9.4°(水)
(IV) (2S,3R)- 167
+9.4°(水)
?非对映(+体) 可用一般的物理方法分离.
37
例:酒石酸的立体异构体
COOH
COOH
O HO C
HH *C C* OH OH
COOH
OH
乳酸(2-羟基丙酸)
H3C
C H
COOH
手性分子
乳酸的分子模型图
两个乳酸模型不能叠合
对映异构-有机化学
泳衣品牌
它们不同对映体
表现出相反作用。
对于含手性碳原子的药物，即便是同一药物，
产生的生物活性，有的强弱不一，有的甚至
这是因为生物大分子（如酶、受体、抗体等）或它的 活性部位具有手性，具有一定的立体构型和构象，所以 它要求和它相互作用的的生物活性分子（如神经递质、
激素、药物、毒物等）也要具有和它相适应的立体化学
二 含一个手性碳原子化合物的对映异构
手性碳原子：
泳衣品牌与四个不同的原子或原子团相
* CH CH CO O H 3 OH
连的碳原子。 例如：乳酸分子
(一) 对映异构体
COOH C CH3 H OH H HO COOH
对
互为实物与镜
影关系，不能 相互重叠的两
C CH3
映 体
S-(+)-乳酸
R-(-)-乳酸
5、迅猛增长的市场需求，刺激了手性药物的研究与开发。
§9.1 偏振光和旋光性
一、偏振光和物质的旋光性
光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。
光束先进方向
光源
尼可尔棱镜 (偏振片)
与棱镜晶轴 平行的振动 平面
晶轴 b a c d
普通光
a 平面偏振光
有无数个振动平面，振动平面与光的前进方向 相垂直
-1 2 °
0° （ m） 酒 石 酸
0°
内消旋体（分子中有对称面）
内消旋体(meso)：分子内部形成对映两半的化合物。
(有平面 对称因素)。内消旋体无旋光性。 具有两个手性中心的内消旋结构一定是（R、S）构 型。 外消旋体与内消旋体异同： 外消旋体与内消旋体的共同之处是：二者均 无旋光性，但本质不同。 外消旋体：是混合物，可拆分出一对对映体。 内消旋体：是化合物，不能拆分。
第4章对映异构
H
OH
OH
H
CH2OH
D-（+）-甘油醛
CH2OH
L-（-）-甘油醛
以甘油醛为标准物，通过合适的化学反应转化成 其它旋光性化合物，只要在反应过程中不断裂与手性 中心直接相连的化学键，所得的化合物的构型就与原 甘油醛的构型相同。
CHO
例如：
O
H
OH
COOH
H
OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CH2OH
度
温度 溶剂 光源波长
旋光管的长度
比旋光度([α]Dt表示）为使旋光度成为特征物 理常数，规定：旋光管长一分米；待测物质的浓度
1g/ml，此时所测得的旋光度，称为比旋光度。
数学表达式 [α]Dt =
α
d*l
[α] : 比旋光度(质量旋光本领) d : 质量浓度(g ·dm-3)
l : 样品管长度(dm)
所连的原子或原子团可以两两交换偶数次, 不能交换奇数次。
④固定一基团不变，其它三个基团顺时针或 逆时针转动，其构型不变。
①
180O
C2H5
90O
H
CH3
Br
Br
构
H3C
H型 不
C2H5
变
H
Br
C2H5 对
映
CH3
体
C2H5
②
离开纸平面翻转
H3C
对 H映
体
Br
③
C2H5
交换偶数次
H
CH3 交换奇数次
3.旋光性:
当平面偏振光通过手性化合物溶液，偏 振面被旋转一定的角度。物质能使平面
偏振光偏旋转的性能称为旋光性。
*手性化合物都具有旋光性。 非手性化合物无旋光性.
顺反异构、对映异构
顺反异构、对映异构对应异构:两种物质互为镜像，就跟⼈的左右⼿间的关系⼀样，外形相似但不能重合。
我们知道，⽣命是由碳元素组成的，碳原⼦在形成有机分⼦的时候，4个原⼦或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。
由于相连的原⼦或基团不同，它会形成两种分⼦结构。
这两种分⼦拥有完全⼀样的物理、化学性质。
⽐如它们的沸点⼀样，溶解度和光谱也⼀样。
但是从分⼦的组成形状来看，它们依然是两种分⼦。
这种情形像是镜⼦⾥和镜⼦外的物体那样，看上去互为对应。
由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，就像我们的左⼿和右⼿那样，所以⼜叫⼿性分⼦。
定义⽴体异构的⼀种，由于双键不能⾃由旋转引起的，⼀般指烯烃的双键，也有C=N双键，N=N双键及环状等化合物的顺反异构。
顺式异构体：两个相同原⼦或基团在双键同⼀侧的为顺式异构体，也⽤ cis- 来表⽰。
反式异构体：两个相同原⼦或基团分别在双键两侧的为反式异构体，也⽤ trans- 来表⽰。
图中Pt（NH3)2Cl2应该没有顺反异构2产⽣条件⑴分⼦不能⾃由旋转（否则将变成另外⼀种分⼦）⑵双键上同⼀碳上不能有相同的基团；注：同分异构是分⼦式相同,结构式不同，顺反异构是空间构象不同。
但顺反异构属于同分异构。
若双键上两个碳原⼦上连有四个完全不同的原⼦或基团，按“顺序规则”分别⽐较每个碳原⼦上连接的两个原⼦或基团，若两个较优基团在π键平⾯同侧者为Z型异构体，在异侧者为E型异构体。
顺反异构体的性质顺反异构体，原⼦或原⼦团的连接顺序以及双键的位置相同，只是空间排列⽅式不同。
因此化学性质基本相同，但在⽣物体内的⽣物活性不同，物理性质有⼀定的差异：⼀般，反式有较⾼的熔点，较低的溶解度，且较为稳定。
顺反异构和对映异构
由于分子中存在手性碳原子，使得分子中的原子或基团在空间排列上产生不同 的方式，形成具有旋光性的对映异构体。
空间结构
顺反异构
由于碳碳双键或碳碳单键的限制，顺式和反式异构体的空间结构不同，通常表现为键长、键角和偶极矩等物理性 质的差异。
对映异构
对映异构体的空间结构也不同，但由于手性碳原子的存在，使得分子呈现出旋光性，可以通过偏振光实验进行鉴 别。
化学工业
顺反异构
在化学工业中，顺反异构的应用主要涉及烯烃的合成和反应。通过控制双键两侧取代基的排列方式， 可以合成具有特定性质的烯烃，如聚烯烃塑料、橡胶等。
对映异构
对映异构在化学工业中有重要应用，尤其是在手性药物的合成中。手性药物具有旋光性，可以通过对 映异构体的拆分或合成，获得单一的对映体，提高药物的疗效和降低副作用。
材料科学
顺反异构
在材料科学中，顺反异构的应用主要涉及功 能材料的合成和性质研究。例如，通过控制 材料分子中的顺反结构，可以调节材料的物 理和化学性质，开发出具有特定功能的新型 材料。
对映异构
对映异构在材料科学中有一定应用，尤其是 在手性材料的研究中。手性材料具有旋光性 ，可以通过对映异构体的选择和合成，获得 具有特定光学性质的手性材料，如光学器件 、显示材料等。
THANKS
感谢观看
药物合成
顺反异构
在药物合成中，顺反异构的应用主要涉 及抗生素、激素等药物的合成。通过控 制药物分子中特定基团的排列方式，可 以合成具有特定药效的药物。
VS
对映异构
对映异构在药物合成中具有重要意义，因 为许多生物分子和药物分子都具有手性特 征。通过对映异构体的选择，可以开发出 更有效、副作用更小的药物。
形成条件
无机化学-对映异构( Enantiomers)
δ+
δ
-
CH3
How did this happen?
isobutyl chloride tert-butyl group
C(CH3)3
(CH3)2CHCH2Cl
AlCl3
CATION REARRANGES
H CH3-C CH2 Cl CH3
AlCl3
CH3 CH3 C CH3
+ CH3 C CH3
1、自然光，平面偏振光， 、自然光，平面偏振光， 旋光性物质，左旋体， 旋光性物质，左旋体，右旋体 旋光度， 旋光度，比旋光度
2、手性分子，非手性分子 、手性分子， 如何判断？ 如何判断？ 对称因素：对称面、 对称因素：对称面、对称中心
手性因素： 手性因素：手性碳
H3C
* CH
OH
COOH
第六章 芳烃（Arenes）
一、苯的结构：
苯 C6H6 (Benzene)
How many structural isomers of C6H6 are possible?
Benzene
H
o 120 o 120
Kekule`
Summary:
二、命名
X
6 5 4 2 3
CH2CH3
CH3
A）硝化、氯代 硝化、
Cl
B）氯代、硝化 氯代、
•√
萘
蒽
菲
8 7 6 5
1 2 3 4
CHO
CH3
C2H5
CH3
1,5-二甲基萘
5－乙基－2－萘甲醛
3 8 7 6 5 10 4 9 1 2 3 6 7 8 9 10 4 5 2 1
蒽
菲
2) 化学性质 ① 亲电取代 （反应条件较温和,取代主要发生在α位) 反应条件较温和,取代主要发生在α
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对应异构:两种物质互为镜像，就跟人的左右手间的关系一样，外形相似但不能重合。
我们知道，生命是由碳元素组成的，碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以
通过4根共价键形成三维的空间结构。
由于相连的原子或基团不同，它会形成两种分子结构。
这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。
比如它们的沸点一样，溶解度和光谱也
一样。
但是从分子的组成形状来看，它们依然是两种分子。
这种情形像是镜子里和镜子外
的物体那样，看上去互为对应。
由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，就像我
们的左手和右手那样，所以又叫手性分子。
定义立体异构的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指烯烃的双键，也有C=N
双键，N=N双键及环状等化合物的顺反异构。
顺式异构体：两个相同原子或基团在双键同一侧的为顺式异构体，也用 cis- 来表示。
反式异构体：两个相同原子或基团分别在双键两侧的为反式异构体，也用 trans- 来表示。
图中Pt（NH3)2Cl2应该没有顺反异构
2产生条件
⑴分子不能自由旋转（否则将变成另外一种分子）
⑵双键上同一碳上不能有相同的基团；注：同分异构是分子式相同,结构式不同，顺
反异构是空间构象不同。
但顺反异构属于同分异构。
若双键上两个碳原子上连有四个
完全不同的原子或基团，按“顺序规则”分别比较每个碳原子上连接的两个原子或基团，若两个较优基团在π键平面同侧者为Z型异构体，在异侧者为E型异构体。
顺反异构体的性质
顺反异构体，原子或原子团的连接顺序以及双键的位置相同，只是空间排列方式不同。
因此化学性质基本相同，但在生物体内的生物活性不同，物理性质有一定的差异：一般，反式有较高的熔点，较低的溶解度，且较为稳定。