第三章立体化学
Stereochemistry Contents
3.1 对称性与对称因素(2)
1、平面对称因素
2、中心对称因素
3、简单轴对称因素
4、反射对称因素
3.2 旋光性与对映异构(4)
1、物质的旋光性
2、旋光性与分子手性
3.3 含手性碳原子化合物的立体化学
1、含一个手性碳原子的分子
2、含两个不同手性碳原子的分子
3、含两个相同手性碳原子的分子
4、含假不对称碳原子的分子
3.4 不含手性碳原子化合物的立体化学
1、丙二烯型化合物
2、联苯型化合物
3、含其它不对称原子的化合物
4、环状化合物的光活异构体
3.5 外消旋体的拆分
*3.6 反应中的立体化学
在有机化学中广泛存在着同分异构现象。1832年，柏采利里乌斯根据实验事实建议：把具有相同组成而具有不同性质和晶形的物质称同分异构物质。1861年，布特列洛夫的结构学说说明了产生同分异构的原因是由于化学结构的不同；1874年，范特荷夫和勒贝尔的碳四面体概念奠定了立体化学基础，说明了物质的旋光性。
构造异构（Constitution isomerism）：有机分子中，原子相互连接的次序不同而产生的异构现象。
立体异构（Stereoisomerism）：分子中原子的连接次序相同，但空间的排布方式不同而呈现的异构现象。
碳胳异构：碳链不同
构造异构—位置异构：官能团的位置不同
官能团异构：官能团不同
互变异构：不同官能团迅速互变达到平衡，如烯醇与
酮式结构的互变
同分异构——
顺反异构：双键或环的存在使分子中某
些原子在空间排布不同
构型异构—对映异构：分子具有手性
立体异构——
构象异构：由于C—C键旋转而使分子在空间中呈现
不同形象
立体异构涉及到分子的几何形象，而分子的几何形象对其物理性质和化学性质有时具有非常惊人的影响。如碳的不同同素异形体，无定形碳、石墨、金刚石、足球烯，具有完全不同的几何形象，其外观、物理和化学性质完全不同。分子几何形象的微少差别对自然界及生命现象都起着难以估计的影响，绝大多数生命及生理化
学过程，是受分子的几何形象所控制。
3.1 对称性与对称因素
在宏观世界中，无论是自然界中产生的物质或是人为创造的，都体现出对称性这个重要法则。如宇宙中的天体是高度对称的球体；许多动植物在表面上也是对称的，如人体、蝴蝶美丽的双翅。许多人为的事物及各种创造，也都经常表现出某种对称，如建筑、诗文、音韵等。对称思想似乎是一种本能，存在于各个领域中。而有些东西则是不对称的，如蜗牛壳、螺栓的螺纹、人的手、足、耳等。从宏观到微观，许多有机物的分子结构也具有某种对称性或不对称性。考察一个有机分子的对称性，通常从考察分子的对称因素入手。 1、平面对称因素（对称面σ）
如有一个通过分子的平面把分子分成两部分，其中一部分是另一部分镜像，通过平面相等距离处都有相同的对应点，这个平面称为分子的对称面。用σ表示。
如：
Cl
Cl Cl
Cl
C H
3
H H
3C
C
C H 3
上述分子中均有一个或多个对称面，对称面两边的实体与镜像可以彼此重叠。（习题3-1 下列化合物有几个对称面，p86） 2、中心对称因素（对称中心i ）
若分子中有一点，通过此点画任何直线，在直线等距离的两端有相同的原子或基团，则该点称为分子的对称中心，用i 表示。
如：
Cl
F
F
Cl
C====C Cl
Cl H
Cl
Cl
Cl
C H 3
C H 3
Cl
Cl
F
F H
上述分子中均有一个通过分子的中心对称因素。具有中心对称因素的分子其实体与镜像相互重叠。
3、简单轴对称因素（简单对称轴C n ）
许多物体或分子中具有简单轴对称因素。如穿过分子画一直线，分子绕该线旋转3600/n 后，获得的分子与原来分子的形象相同，则这一直线称为该分子的n 重对
称轴，用C n 表示。
如：
Cl
Cl
H
Cl
Cl
H
C=====C C 6 C
2
观察反-1
，2-二氯乙烷，分子中有C 2对称轴，但分子与镜像不相互重合。 4、反射对称因素（更替对称轴S n ）
反射对称因素需要经过两个操作：首先分子绕一直线转动3600/n 后，再用一面垂直于该直线的镜子将分子反射，反射后的镜像与原来的分子重合，该直线称为该分子的n 重更替对称轴。用
S n 表示。
S 2Cl
H
H
Cl
C====C
360
2
具有S 2的分子都有一个中心对称因素，其分子与镜像相互重合。同样具有Sn 的分子其分子实体与镜像相互重合。
因此，根据分子的对称因素，可做出以下判断：具有对称中心和对称面的分子其分子实体与镜像相互重合；而不具有对称中心和对称面的分子其分子实体与镜像不能相互重合，其实体与镜像的关系正如人的左、右手一样，这种分子称为手性分子或不对称分子，分子的这种镜像不重合性称为分子的手性，具有手性的分子具有对偏振光的旋光特性，因此手性分子又称为光活性分子。
3.2 旋光性与对映异构（Optical activity and Enantiomerism ）
1、物质的旋光性
平面偏振光：只在一个平面上振动的光。
普通光线含有各种波长的射线，在各个不同的平面上振动，其振动方向垂直于光波的前进方向。若将普通光线通过一个由方解石加工而成的Nicol 棱镜，Nicol 棱镜象一个光栅，只允许与其晶轴平行振动的射线通过，在其它方向振动的射线部
