立体化学简介
化学反应中的立体化学与对映体选择性
化学反应中的立体化学与对映体选择性在化学反应中，立体化学和对映体选择性是理解和解释许多反应机理的重要概念。
立体化学关注于分子的三维结构，而对映体选择性则指的是对一对手性分子在反应中不对称形成的偏好性。
本文将探讨化学反应中的立体化学原理以及对映体选择性的机理和应用。
一、立体化学的基础原理立体化学是研究分子和化学反应中的空间构型的分支学科。
分子的立体构型取决于键角和键的旋转性质。
键角决定了分子的几何形状，而键的旋转性质则决定了分子的立体异构体。
常见的立体异构体有手性异构体和顺反异构体。
1.手性异构体：手性异构体是指分子在空间中无法与其镜像重叠的异构体。
其中最常见的类型是立体异构体分为左旋体和右旋体，也称为对映体。
对映体具有相同的化学性质，但与其他手性分子发生反应时，可以表现出显著的差异。
2.顺反异构体：顺反异构体是指分子在空间中可以通过旋转键来相互转化的异构体。
例如，环状化合物的立体异构体可以通过键的旋转来相互转化。
顺反异构体的存在可以影响反应速率、产物分布和反应途径的选择。
二、对映体选择性的机理和应用对映体选择性是指化学反应中针对手性物质选择性生成某个手性产物的趋势。
对映体选择性是由于反应条件、催化剂和反应物的立体特性共同作用的结果。
1.反应条件：温度、溶剂和反应物之间的相互作用可以影响反应的立体性质和对映体选择性。
例如，反应在不对称环境中进行时，产生的手性产物的对映体选择性通常会增强。
2.催化剂：催化剂在化学反应中起到非常重要的作用，可以有效地调控反应速率和对映体选择性。
手性催化剂可以通过选择性地与一对手性反应物中的一个互相作用，以产生具有高对映体选择性的产物。
3.反应物的立体特性：反应物的手性性质对于反应的对映体选择性也起着重要的影响。
对映体反应物的立体配置可以决定所生成产物的对映体选择性。
例如，具有R或S构型的手性反应物可能会导致不同对映体选择性的产物生成。
对映体选择性在药物合成和精细化学品的生产中具有重要的应用价值。
高三化学有机化合物的立体化学教案
高三化学有机化合物的立体化学教案前言：本教案旨在帮助高三学生更好地理解和掌握有机化合物的立体化学知识，提高化学学科的学习效果。
通过形象生动的教学方式和合理安排的教学内容，使学生能够深入理解有机化合物的立体结构及其在化学反应中的重要作用。
第一部分：立体化学的基本概念（500字）1. 立体化学的背景和意义在有机化学领域，分子的空间排列对其性质和反应起着重要影响。
立体化学的研究帮助我们了解分子的三维构型与其化学性质之间的关联，为有机化合物的合成和反应提供理论指导。
2. 立体化学的基本概念介绍分子的构型、手性以及手性中心等基本概念，并通过实例说明立体化学的重要性。
3. 立体表示方法介绍立体表示方法，包括平面投影式、带箭头式等，并通过案例演示如何进行分子结构的立体表示。
第二部分：立体异构体的分类与性质（600字）1. 立体异构体的概念和分类介绍立体异构体的概念，包括构造异构体、空间异构体和光学异构体，并通过具体例子进行解释。
2. 构造异构体详细介绍构造异构体的分类，包括骨架异构、官能团异构和位置异构，通过示意图和实例让学生理解构造异构体的特点和表现形式。
3. 空间异构体介绍空间异构体的概念和分类，包括立体异构体、构象异构体和对映异构体，并通过具体的分子结构解释这些异构体之间的差异。
4. 光学异构体详细讲解光学异构体的性质和特点，包括手性分子、手性中心以及手性的相关概念，通过光学旋光仪的原理和应用案例加深学生对光学异构体的理解。
第三部分：立体化学在化学反应中的应用（400字）1. 立体化学决定反应速率和选择性解释分子的立体结构如何影响化学反应的速率和选择性，通过具体的化学反应方程式和实验数据进行分析和论证。
2. 立体障碍和反应活性详细介绍分子中的立体障碍对反应活性的影响，并通过实例讲解立体障碍如何影响反应的进行。
第四部分：立体化学在药物合成中的应用（500字）1. 手性药物的重要性介绍手性药物的特点和重要性，解释非手性药物和手性药物的区别，并通过实例阐述手性药物在临床应用中的作用和局限性。
立体化学
直立键(a键, axial)：平 行于对称轴。
如果等量的对映体相互混合而形成的混合物叫做外消 旋体。外消旋体没有旋光性！
旋光物质
α --- 旋光度
旋转后的偏振光
比旋光度
旋光仪基本构造：
通常把溶液浓度规定为1g/ml，样品管为1dm，把在这种条件下测定的旋 光度称为比旋光度用 [α] 表示。 实际测量中，并不是必须测定比旋光度。可以测定任意浓度的旋光度。 可按照公式换算为比旋光度
对称轴
必定存在对映体 决定性作用
对称面 判断分子对称 性的因素： 对称中心
交替对称轴
对映体，非对称原子
*
如果一个原子与四 个不同的取代基相 连接，这样的原子 被称作非对称原子 或手性原子。
对映体
*
*
对映体
*
构型的表示法—菲舍尔投影式
为了在平面上表现出非对称的碳原子，通常使用菲舍尔投影式(1891年)。 方法：两个竖立的键代表 向纸面背后伸去的键,两个 横在两边的表示向纸面前 方伸出的键。手性碳原子 在纸面上。 允许将菲舍尔投影式在纸 面旋转180度，不允许旋 转90o和270o，也不允许 将其脱离纸面翻一个身。
环己烷的典型构象的稳定性：在船式构象中，1,6-位的两个H原 子相距仅183pm，而且2-与3-、5-与6-位的H原子分别相互平行， 增加了范德华斥力，分子内能高而不稳定；
H H H H H H
183pm
H H H H
H H H H
C3 H
H H H H
H
H H H
~50pm
H
在椅式构象中，1,3,5-位和2,4,6-位的碳原子分别构成两个平面， 且相距约50pm。若通过环的中心垂直于两平面取一个轴，则在 1,3,5-位平面上的三个氢原子和2,4,6-位平面下的三个氢原子的 C—H键平行于该轴，而另外六个氢原子的C—H键与该轴呈约 70°夹角。此时，每个H原子距离都保持最远，范德华斥力小， 分子内能低而较稳定。
立体化学关系
立体化学是研究分子空间构型和化学反应中立体因素对反应速率和选择性的影响的学科。
在分子中，原子和化学键的空间排列方式决定了分子的立体构型，进而影响了分子的性质和反应行为。
以下是一些常见的立体化学关系：
手性：手性是指分子的非对称性，即分子中存在左右手两种构型。
手性分子的左右手异构体在化学性质和生物活性等方面有很大的差异，因此手性是立体化学中一个非常重要的概念。
立体异构体：立体异构体是指分子中原子和化学键的空间排列方式不同，但其分子式和分子量相同的化合物。
立体异构体包括构象异构体、光学异构体和对映异构体等。
空间位阻效应：空间位阻效应是指分子中原子和化学键的空间排列方式对反应速率和选择性的影响。
空间位阻效应可以影响分子的反应性、稳定性和选择性等方面。
反应立体化学：反应立体化学是指化学反应中立体因素对反应速率和选择性的影响。
反应立体化学可以影响化学反应的速率、产物的构型和产率等方面。
配位化学：配位化学是研究配位化合物中配位体和中心离子之间的空间构型和化学反应的学科。
配位化学是化学中一个重要的分支，广泛应用于催化剂、生物分子和材料科学等领域。
总之，立体化学是研究分子空间构型和化学反应中立体因素对反应速率和选择性的影响的学科，涉及到手性、立体异构体、空间位阻效应、反应立体化学和配位化学等方面的内容。
有机化合物的立体化学和构象分析
有机化合物的立体化学和构象分析有机化合物是由碳和氢等元素组成的化合物，其中碳原子的立体化学和构象分析是有机化学中非常重要的一部分。
立体化学研究的是分子中原子的空间排列方式，而构象分析则是研究分子在空间中的不同构象。
这两个方面的研究对于理解有机化合物的性质和反应机理具有重要意义。
一、立体化学的概念及基本原理立体化学研究的是分子中原子的空间排列方式，包括立体异构体和手性。
立体异构体是指分子结构相同但空间排列不同的化合物，如顺式异构体和反式异构体。
而手性则是指分子不对称性，即分子无法与其镜像重合。
手性分子具有两种互为镜像的结构，分别称为左旋体和右旋体。
立体化学的基本原理包括空间取向性、立体障碍和立体效应。
空间取向性是指分子中原子或基团相对于其他原子或基团的空间取向。
立体障碍是指分子中不同原子或基团之间的空间阻碍，导致分子只能采取特定的构象。
立体效应是指分子中原子或基团的空间排列对于化学性质和反应速率的影响。
二、构象分析的方法和应用构象分析是研究分子在空间中的不同构象，即分子的不同空间排列方式。
构象分析的方法包括分子模型、分子轨道理论和核磁共振等技术。
分子模型是一种直观的方法，通过建立分子的三维模型来研究构象。
分子轨道理论则是一种量子化学的方法，通过计算分子的电子结构来预测构象。
核磁共振是一种实验技术，通过测量分子中原子核的共振信号来确定构象。
构象分析在有机化学中有广泛的应用。
例如，研究分子的构象可以帮助理解分子的性质和反应机理。
构象分析还可以用于设计和合成具有特定性质的有机化合物，如药物和材料。
三、有机化合物的立体化学和构象分析的案例1. 手性药物的立体化学分析手性药物是指具有手性的药物分子。
由于手性药物的两个手性体在生物体内的相互作用不同，因此其药效和毒性也会有差异。
立体化学分析可以帮助确定手性药物的结构和手性体的含量，从而指导药物的合成和应用。
2. 立体异构体的构象分析立体异构体是指分子结构相同但空间排列不同的化合物。
第一章立体化学
第一章立体化学
高等有机化学
高等有机化学又名物理有机和理论有机 化学，是基础有机化学的深化和提高。 研究内容：有机化合物的结构以及有机化合 物在反应过程中结构的变化，研究有机分 子的结构和化学反应历程以及反应条件对 有机化合物的物理、化学性能的影响。 它的理论基础主要是量子化学和以此为依据 的化学键理论和电子理论。
有机化学
按官能团分章介绍
主要介绍化合物的命名,性质,反应和用途等
高等有机化学 按反应分章介绍
教学方法方面
有机化学
高等有机化学
主要介绍反应的类型,反应机理和反应的应用等 同时也介绍一些反应的最新研究进展
课堂上老师讲 课后学生做作业,复习 老师讲解与学生讲解并重 讲解与讨论并重
第一章立体化学
主要参考书
碳骨架异构 官能团异构
官能团位置异构
互变异构
构型 分子构造相同，原子或原子团在空间
(Configuration) 的排列不同。 对映异构（Enantiotropy）
顺反异构
非对映异构
差向异构
构象
分子构型相同，由于单键的自由旋转，
(Conformation) 原子或原子团在空间的排列不同。
第一章立体化学
-H+
H * H3C CH3 *
H+ H H
-H+ CH3
H OH
CH3
OH
-H+ H+
H -H+
H+
CH3
OH
CH3
H 烯醇化
HO
CH3 CH3
含多个C*的化合物，使其中一个C*发生构型转 化的过程称为差向异构化。如果是端基的C*发生构 型转化，则称为端基差向异构化。
高等有机化学立体化学
H C6H5
C N
OH
H C6H5
C N
OH
E-苯甲醛肟熔点 35℃ 35℃ 130℃ 130℃
Z-苯甲醛肟熔点
利用Beckmann重排确定酮肟结构 利用Beckmann重排确定酮肟结构
R R'
R R
'
C N
OH
OH
PCl5
HO [ R
'
C N
R
]
水解 O R'COOH RNH2 R C NHR
'
HC COOH HOOCHC
马来酸
富马酸
两者性质显著不同
物理性质的差异 马来酸（ 马来酸（顺） 熔点/ 熔点/℃ 富马酸（ 富马酸（反）
mp.
H2O,25 ℃)
1.30 78.8 1.59 1368 1.9 6.5
287 0.7 1.635 1339 3.0 4.5
溶解度/ 溶解度/(g/100ml
含N=N双键的化合物与含C=C、C=N的化合物相似， N=N双键的化合物与含 双键的化合物与含C=C、C=N的化合物相似 的化合物相似， 也有顺反异构体 例：偶氮苯
C6H5
N N
Z-偶氮苯
C6H5
C6H5
N N C6H5
E-偶氮苯 68 0
mp/℃
71.4 3.0
µ/D
三、环状化合物的顺反异构体 1、环丙烷-1，2-二羧酸 环丙烷HOOC COOH HOOC COOH COOH
密度/g.mol 密度/g.mol-1 燃烧热/KJ.mol 燃烧热/KJ.mol-1 pKa1 pKa2
化学性质的差异
①脱水生成酸酐难易程度不同： 脱水生成酸酐难易程度不同：
第一章立体化学概要
酮式与烯醇式是最重要的互变异构：
O CH—C—
OH —C=C—
特点1、一个体系，两个组分，显示两重性
特点2、C=O的a-H具有弱酸性，属于活性H 醛、酮、酯的缩合反应都涉及a-H， 都是通过烯醇式引发的反应 。 OH O CH3 C=CHCOOR CH3 C CH2COOR HO O O CH3 C CHCOOR CH3 C=CHCOOR R X 亲核取代
a
eHBiblioteka 椅式、扭式、船式的存在 饱和六元环都以椅式 构象存在
H
H H
H H
环己烯环以扭式存在
H H
H
在二环[2· 2· 1]刚性体系中，六元环以船式存在
取代环己烷的优势构象 一取代环己烷，优势构象为平伏键取代的椅式构象
H H HH C H a H
无1,3-斥力,内能较低
e CH3 H
存在1,3-斥力，内能较高
多取代环己烷，平伏键取代基越多，内能越低。但能 够发生分子内氢键的取代基例外。如： H HO O H3C e e CH3
优势构象
优势构象
第三节：构型异构之顺反异构
构型异构体的定义：分子中的原子 或原子团互相连接的次序相同，但 在空 间的排列方向不同而引起的异 构体。包括顺反异构和对映异构
顺反异构包括：由双键引起的顺反异构和环状化合物的顺反异 构
翘起的碳原子沿环流动
*六元环 (动态环)：椅式、半椅式、扭式与船式
椅 式
半 椅 式
扭 式
船 式
椅式的画法应当注意的几点问题：
6条竖直键 a：3上3下
e
e e
a a a a
e
a e e
6条平伏键 e：3上3下
椅面倾斜30度， 不要画成水平
第三章 立体化学讲解
优势构象
叔丁基是一个很大的基团，一般占据e键。
某些取代环己烷，张力特别大时，环 己烷的椅式构象会发生变形，甚至会 转变为船式构象
CH3
H
H3C
CH3
C
H
C(CH3)3 C(CH3)3
C(CH3)3 H
椅式
船式 优势构象
一般对优势构象的讨论，只是从取代 基的体积影响进行分析，对于烷基这类基 团来说是正确的。但有时非键合原子间的 其它作用力 如偶极-偶极间的电效应也会 影响分子的构象稳定性。
109o28'
60o
105o
3.3.1Baeyer张力学说
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种 恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离 正常键角越多，张力就越大。
偏转角度=
109°28′内角
2
N=3 4 5 6 7
偏转角度
24o44’ 9o44’ 44’ -5o16’ -9o33’
…… n个C*
…………
AB+ B-
C+ C- C+ C-
D+D- D+D-D+D-D+D-
…………
2 4
8 16 …… 2n
例如: 一个C* 二个C* 三个C*
R\S RR\SS RS\SR RRR\SSS RRS\SRR RSR\SRS RSS\RRS
（2）非对映体
不呈镜影关系的旋光异构体为非对映异构体。非对映体具有不 同的旋光性，不同的物理性质和不同的化学性质。
立体异构体的定义：分子中的原子或原子团互相连接的 次序相同，但在空 间的排列方向不同而引起的异构体。
3.1 轨道的杂化和碳原子价键的方向性
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。