【图文】顺反异构和对映异构

(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

配合物是具有空的价层轨道的原子或离子(统称中 心原子)和一组能够给予孤对电子或π电子的分子或离 子(统称配体)以配位键结合而形成的具有一定稳定性和 空间结构的化合物。 配合物不一定是离子，也可以是中性分子。 配体中只有一个配位原子叫单齿配体，有多个配 位原子的叫多齿配体(又分双齿、三齿、四齿等等)。由 多齿配体形成的配合物又被形象地叫做螯合物。
顺反异构：平面四边形和八面体的配合物中配位体不
止一种时，相同配体处于对位（180°）则为“反式”， 相同配体处于邻位（90°）则为“顺式”。（p339） 组成为[MX2Y2]、[MX2YZ]的平面四边形和组成为 [MX4Y2]、[MX4YZ]、[M(XX)2YZ]、[M(XX)2Y2]、 [MABCDX2] 的八面体配合物有顺反异构体。
配合物的异构现象
11.2.1 构造异构
构造异构(structural isomerism)是由原子间连 接方式不同引起的异构现象。
1）溶剂异构 溶剂分子在配合物内外界分布不同而引起的异构现 象叫溶剂异构。溶剂为水，则叫水合异构。 例如: [Cr(H2O)6]Cl3、 [Cr(H2O)5Cl]Cl2· 2O 和 H [Cr(H2O)4 Cl2]Cl· 2O 2H
..
N
.. ..
N N
..
2
NOH
+ Ni2+
NOH ..
H3C 镍试剂 （双齿配体） 氮是配位原子（电子对给予体）
镍离子与镍试剂形成的配合物
Ni(CN)42-、CuCl42-也是平面四边形的配离子。
镍和铜也形成四面体形的配合物，例如它们的
四氨合物、NiCl42-这时配原子的电子对进入中心原
子的一个s轨道和3个p轨道，形成sp3杂化轨道。锌的

l ??
? : 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

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。

C CH2
CH3 CH2
CH3
Z型
CH3
H
CH2 CH3
CC
CH3
H
E型
-I＞-Br＞-Cl＞-SO3H＞-F＞-OCOR＞-OR ＞-OH＞-NO2＞-CCl3＞-CHC12＞-COCl＞ -CH2Cl＞-COOR＞-COOH＞-CONH2＞ ＞-CHO＞-C6H5＞-CHR2＞-CH2R＞-CH3＞ -D＞-H
-C(CHH),C(CHH),C(CHH)
③与—C=C—相连的取代基团为不饱和基 团时，应把双键或叁键原子看作是它以单 键和多个原子相连接。
CC
CH CH2 相当于 CH CH2
C CH 相当于
CC C CH CC
NC C N 相当于 C N
NC CC
C CH 相当于 C C H
CC
H2C
CH C
a
d
C=C
b
f
Z--型
a
f
C=C
b
d
E--型
即把两个优先基团在双键同侧的定 为Z型，在不同一侧的定为E型。
①与—C=C—相连的第一个原子的原子序 数由大到小排列，大者为“优先”基团；
按此规定，在取代基团-CH3、-H、-Br、 -OH、-NH2之中，先后次序应为： -Br＞-OH＞-NH2＞-CH3＞ -H ②若第1个原子相同，比较第2……个原子。 例：-CH2CH3 ＞ -CH3 又如 -CH(CH3)2与—CH2CH3相比较，第一 原子都是碳，与第一原子相连的原子。前
* CH3CHCH2CH3
OH
CH3C*H*CH*CHCH2CH3
Cl Cl Cl
对称性
对称轴(Cn)
C2

Cl
C CH3
C Br
CH3
C
C H
(E)- 2-氯-1-溴丙烯
(Z)- 2-氯-1-溴丙烯
2. 次序规则
（1）将与双键碳原子直接相连的原子按原 子序数大小排列，原子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数大者为“较优”基 团；若为同位素，则质量高者为“较优”基团。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
H C CH3
这种在有双键或环状结构的分子中，由于旋转受阻 使与双键或环相连接的原子或原子团在空间的排布方式不 同所引起的立体异构现象叫做顺反异构现象。各种异构 体互称为顺反异构，又称几何异构。
2.产生顺反异构的原因和条件
产生的原因：由于双键中的π键限制了σ键 的自由旋转，使得两个甲基和两个氢原子在空间 有两种不同的排列方式。
三、含一个手性碳原子的化合物的旋光异构
1．对映体和外消旋体 H3C
C
CH3 H HO
C
HOOC
H OH
COOH
乳酸的一对对映体（透视式） 对映体：互为实物和镜像关系的异构体叫做对 映异构体，简称对映体。
外消旋体；它们的等量混合物可组成一个外消 旋体，用（±）表示 。外消旋体无旋光性。
2．构型的表示方法
构象的两种表示方法
透视式
H
H H C H H C H H
H C H H H
C H
交叉式
重叠式
纽曼投影式：
H H H H
H H
H H
HH
H H
交叉式
重叠式
交叉式构象为优势构象
乙烷处于交叉式构象时，两个碳 上的氢原子相距最远，相互排斥力最 小，因而内能最低。重叠式构象内能 最高。但二者内能相差仅12.5kJ/mol， 室温时，分子热运动所提供的能量就 能使各个构象相互转化，因而不能分 离出乙烷的某一构象异构体。

钠光（D），λ=589.3nm,
为使旋光度成为物质的特征性质，使测量条件标准化.
比旋光度：
当浓度为1g/mL(纯液体:密度)，测定管的长度为1dm (10cm) ，光源为 钠灯（D)时测定的旋光度 称比旋光度

t
测 定 温 度 旋 光 度 （ 旋 光 仪 上 的 读 数 ） α L× C 溶 液 的 浓 度 （ g /m l） =
A
乳 酸
α
目 镜 （ 亮 ）
起 偏 镜
盛 液 管
检 偏 镜
功能： 产生偏振光
使偏振面旋转
检测旋转角度
2、旋光度与比旋光度 旋光度：
使偏振光的振动平面旋转的角度, 称旋光度, 用 α 表示； 影响因素？ 影响旋光度大小的因素：
1. 溶液的浓度、2. 测定管的长度、 3. 测定温度、 5. 溶剂等因素 4. 所用光源波长（单色光）
20 20 20
肌肉运动时产生的乳酸 3 . 82 , m . p 53 C
0 0
（右旋体）
乳糖发酵得到的乳酸， 3 . 82 , m . p 53 C
0 0
（左旋体）
化学合成制备的乳酸， 0 , m . p 18 C
0 0
（外消旋体）
第三节 外消旋体
1. 外消旋体： 表示“±”
**
C H C H C H C H 3 3 C lC l
* *
酒石酸 立体异构体：
2，3-二氯丁烷
COOH
H HO OH H
HO H
COOH
H OH
COOH
H H OH OH
HO HO
COOH
H H
COOH
COOH
COOH

• D型为拉丁文Dexter,右 • L型为拉丁文Laevus,左
• 这样旋光方向和构型联系起来，也即D（ + ） － 甘 油 醛 ， 它 的 对 应 体 L-(-)- 甘 油 醛。其他化合物的构型以甘油醛的构型 为参照标准，在保持手性碳构型不变中， 可由D型甘油醛转化来的化合物就是D型，
• 可由L型甘油醛转化来的化合物就是L型。
D-（+）－甘油醛
D-（-）－甘油酸
• 与甘油醛相关联的手性化合物都可用D/L 来标记。此种命名法主要对葡萄糖、氨 基酸类化合物。适用范围有限。
• 与甘油醛不相关联的手性化合物就不可 用D/L法来标记只能用IUPAC规定的R/S 法来标记。
• R/S构型标记法(绝对）规定：
• A、首先按次序规则确定与手性碳原子连 接的四个不同的原子或基团a,b,c,d的先后 次序（排大小）a>b>c>d ‘>’表示“优先 于”
• 分析分子中有无对称元素。若分子中没有对称 面也没有对称中心，一般为手性分子，具有旋 光性；否则为非手性分子。
•
• 1 对称面（Plane of symmetry）：如果假想一 个平面将分子一分为二切开，两部分互为镜像， 这个平面就成为该分子的对称面，用σ表示。 有对称面的分子一定是非手性分子，没有旋光 性。
• ·手性化合物的特点： • 结构：镜像与实物不重合。 • 内能相同（左、右旋）
• 物理性质与化学性质在非手性环境中相 同，在手性环境中有区别。
• 旋光能力相同，但旋光方向相反。
• 3. 手性分子构型表示法
• 构型是表示分子中原子或基团在空间 的排列，手性分子构型就是表示手性碳 原子相连的四个原子或基团在空间的排 列。它的表示方法有：

观察
b CH3
Br a
次序： Br>CH3>D>H
S-构型
d H
aC H2N
H3Cc
b COOH
S-构型
b CH=CH2
d H
C
Pah
CcH(CH3)2
R-构型
对Fischer投影式中C* 构型的标定 （1）、当最小基在竖键上时:
例如:
COOH
观察 COOH
HO
CH3
HO C
CH3
H
R构型
H
观察者远离了最小基
H
S
COOH
HOOC
S
H
COOH
H
R
R
H
HOOC
反:有对异构映体
当两个取代基不同时：
Br
Cl
Br Cl Cl Br H Cl Cl H
S
RS
RR
RS
S
HH
HH
顺
Br H H 反
Br
无论顺、反，分子中都无对称面，都有 对映异构体。
六元环 1，2-二取代
Cl Cl
HH
有对称面 无对映异构体
H Cl
Cl H
O
B. 构象异构体
CH3 CH3
CH3
1
CH3
2
CH3 CH3
1
C. 顺反异构体
• 构型异构中的对映异构和非对映异构 偏振光 —— 普通光在通过尼克尔棱镜
后形成的只在一个方向传播的平面光。
光学活性 —— 物质能使偏振光发生 偏转的性质。
旋光仪
旋光度 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的
角度，用“a ”表示。

H2C
CH C
CCH 2 CH3
CH3 CH 2 CH3
Z型
可编辑ppt
10
H
CH2 CH3
CC
CH3
H
E型
-I＞-Br＞-Cl＞-SO3H＞-F＞-OCOR＞-OR ＞-OH＞-NO2＞-CCl3＞-CHC12＞-COCl＞ -CH2Cl＞-COOR＞-COOH＞-CONH2＞ ＞-CHO＞-C6H5＞-CHR2＞-CH2R＞-CH3＞ -D＞-H
可编辑ppt
18
可编辑ppt
19
平面偏振光
普通光在所有可能的平面上
振动。
普通光
如果使单色光通过尼可尔( Nicol) 棱镜，只有同棱镜晶轴平行的平面上
振动的光线才可以通过棱镜，因此通
过振这 动种 ，棱 这镜种的只光在线一就 个只 平在 面一 上个 振平 动面 的上光平面偏振光
就是平面偏振光。
可编辑ppt
20
旋光仪
旋光仪示意图
在盛液管中放入旋光性物质后，偏振光将发生偏
转。能使偏振光向右旋转的，称为右旋化合物，用
(+)表示； 能使偏振光向左旋转的，称为左旋化合物
，用(-)表示。
可编辑ppt
21
旋光度
旋光性物质使偏振光旋转的角度称为旋光 度,用α表示.
物质旋光度α的大小与盛液管的长度、溶液 的浓度、光源的波长、测定时的温度、所用 的溶剂的有关。
然的联系。顺式构型不一定是Z构型；反式构 型也不一定是E构型。
H3C
CH3
CC
Cl
H
H3C
H
CC
Cl
CH3
顺-2-氯-2-丁烯
反-2-氯-2-丁烯

有对称中心的分子非手性，实物与镜可重叠，没 有对映体和旋光性。
(3)对称轴 Cn ——若通过分子画一轴线，当分子绕此轴 旋转360º /n后，得到与原来分子相同的形象，此轴线就 是该分子的几重对称轴。
O H 球体 H 水 H
N
H H
氨
C∞
C2
C3
H
H H Cl
Cl Cl Cl
Cl
Cl C2
H
有无对称轴不能 作为判断分子有 无手性的依据。
第七节 不含手性碳原子的化合物的对映异构
一、丙二烯型分子
a C
b c
a 或 C
b
a
C
C
d
C
C
b
当任何一个双键上连接相同基团，则分子无手性
二、联苯型化合物
分子有 对称面， 无手性
当某些分子单键之间的自由旋转受到阻碍时产生的 光活性异构体，称位阻异构现象.
其它
R1 N R2
R3 R4
第八节 外消旋体的拆分
第六章 对映异构
构造异构 同分异构
碳干异构 位置异构 官能团异构 互变异构 构型异构 顺反异构 对映异构
立体异构 构象异构
对映异构：是指分子式、构造式相同，构型不同，互 呈镜像对映关系的立体异构现象。实物与其镜象不能 重叠的分子成为一对对映体。
CH3 C HO H CH2CH3
镜子 CH3 C H OH CH2CH3 左旋-2-丁醇
第二节 对映异构现象与分子结构的关系
一、对映异构现象的发现 1848年法国巴黎师范大学化学家、微生物学家 在研究酒石酸钠铵晶体时，发现有两种不同的晶体.
两种晶体互为实物和镜像的关系，相似不重合,将其 分开分别溶于水中，一种左旋一种右旋,比旋光度相 等。

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13
5.1.6 对称性
有机化学中应用最多的对称要素是对称面和对称中 心。如果组成分子的所有原子在同一平面上，或者有 一个平面通过分子能够把这个分子分成互为镜像的两 半，这两种平面都是分子的对称面。
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14
如果任何的直线通过分子的中心，在离中心等距离 处遇到完全相同的原子，这个中心就是对称中心。例 如,1，3-二氟-2，4-二氯环丁烷具有一个对称中心：
分别是-26.5℃和 +26.5℃。
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39
5.4.2具有两个相同手性碳原子的对映异构
当两个手性碳原子相同时，例如酒石酸(2，3-二羟 基丁二酸)分子中有两个手性碳原子，这两个碳原子所连 接的四个原子或基团都是OH，COOH，CH(OH)COOH， H。
可以直接放人盛液管中来测定，在计算比旋光度时， 应把上面公式中的ρB改成该液体的密度ρ。。
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11
比旋光度是具有旋光性化合物的一种常数，例如葡
萄糖水溶液使偏振光右旋，在20℃时用钠光作光源，其
比旋光度为52.5°，可表示为[α]
20 D
=
+52.5°(水)。不用水
为溶剂时，需注明溶剂的名称。
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30
按照这个规则，也可用R，S-命名法来命名D-(+)-甘 油醛。在D-(+)-甘油醛分子中，同手性碳原子相连的四个 原 子 或 基 的 排 列 次 序 是 OH，CHO，CH2OH，H。 这 样 ， D-(+)-甘油醛是R型。同理，L-(-)-甘油醛是S型。
≡
D-(+)-甘油醛
R型
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8
5.1.5 比旋光度