有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象課件

1、Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象2Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象3Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象43.1.1 有機化合物同分異構(gòu)的幾個概念有機化合物同分異構(gòu)的幾個概念 分子的構(gòu)造分子的構(gòu)造：分子中原子間相互連接的順序稱為 分子的構(gòu)造，表示分子構(gòu)造的化學式稱為構(gòu)造式。分子的構(gòu)型分子的構(gòu)型：分子中原子或基團在空間排列方式稱 為分子的構(gòu)型，表示分子構(gòu)型的化學式稱為構(gòu)型式。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象5分子的構(gòu)象分子的構(gòu)象

2、：分子中原子或基團繞單鍵旋轉(zhuǎn)，在空間排列方式稱為分子的構(gòu)象，表示分子構(gòu)象的化學式稱為構(gòu)象式.同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物的分子式相同，分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物稱為同分異構(gòu)體。構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同，分子中原子相互連接順序不同現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象63.1.2 碳架異構(gòu)現(xiàn)象碳架異構(gòu)現(xiàn)象 分子中碳原子相互連接的順序不同，產(chǎn)生不同的碳鏈或碳環(huán)現(xiàn)象，稱為 碳架（骨架）異構(gòu)現(xiàn)象碳架（骨架）異構(gòu)現(xiàn)象。1. 鏈烷烴的碳鏈異構(gòu)現(xiàn)象鏈烷烴的碳鏈異構(gòu)現(xiàn)象 甲烷CH4、乙烷

3、CH3CH3、丙烷CH3CH2CH3無碳架異構(gòu)，用甲基-CH3取代丙烷中不同類型的氫原子，得到碳架異構(gòu)的丁烷：Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象7取代伯氫取代伯氫取代仲氫取代仲氫正丁烷正丁烷沸點沸點-0.5異丁烷異丁烷沸點沸點-11.7 同樣用-CH3取代丁烷碳架異構(gòu)體中的不同類型氫原子，可以得到戊烷的3個碳架異構(gòu)體：多一個多一個C H H H H C C C H H H H 伯氫伯氫仲氫仲氫Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象8H CHCHCHHHHCHHHH CHHCHHCHHCHHCHHHCHCHCHHHHHCHHCHHH取代伯氫取代伯氫

4、取代仲氫取代仲氫戊烷2-甲基丁烷正丁烷正丁烷2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷取代伯氫取代伯氫取代仲氫取代仲氫叔氫叔氫 H H H H H C C C C H H H H HChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象9不同碳原子數(shù)的烷烴的碳架異構(gòu)體數(shù)目：62,491,178,805,83136631935189532111異異構(gòu)構(gòu)體體數(shù)數(shù)4020987654321C原原子子數(shù)數(shù) 隨鏈烷烴中碳原子數(shù)增加，碳架異構(gòu)體數(shù)目隨鏈烷烴中碳原子數(shù)增加，碳架異構(gòu)體數(shù)目急劇增加。急劇增加。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象10寫出最長直鏈碳式： C C C C C C

5、C 縮掉一個C，再接到縮短后的不同碳上，相當于： C CCC C C CC C C C C CC 鏈烷烴碳架異構(gòu)體的推導鏈烷烴碳架異構(gòu)體的推導 用碳鏈逐步縮短的方法推導碳架異構(gòu)體數(shù)目， 以庚烷為例說明推導過程：Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象11 縮掉兩個C（相當于一個-C-C或兩個-C）接到縮短后的碳鏈上： C C C C CC CC C C C CCCC C C C CCCC C C C CCCC C C C CCC Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象12 縮掉三個-C,或一個-C和一個-C-C或一個-C-C-C或一個-C-C2接到縮短

6、的原碳鏈上：C C C CCC CC C C CC C CC C C CC C CC C C CCCC 與與同同與與同同與與同同共共9個碳架異構(gòu)體個碳架異構(gòu)體Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象132. 環(huán)烷烴碳架異構(gòu)現(xiàn)象環(huán)烷烴碳架異構(gòu)現(xiàn)象 逐步縮小碳環(huán)，縮下來的碳，連到縮小后的碳環(huán)的不同位置上，寫出環(huán)烷烴碳架異構(gòu)體。例如：環(huán)己烷 C6H12可以寫出12個異構(gòu)體： CCCCCChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象14CCC CCCCCCCC CCCC CC C CCCCChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象153.1.3 官能

7、團位置異構(gòu)現(xiàn)象官能團位置異構(gòu)現(xiàn)象 各類化合物可以看成是官能團取代相應烴中的氫原子的產(chǎn)物。官能團取代碳架異構(gòu)體中的不同氫原子，形成了官能團位置異構(gòu)現(xiàn)象。例例1. 丁烷有兩個碳架異構(gòu)體，可形成四個一元醇的 異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH2OHCH3CHCH2CH3OH1-丁醇2-丁醇Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象16CH3CHCH2OHCH3CH3C OHCH3CH32-甲基-1-丙醇2-甲基-2-丙醇Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象17CH3CHCHCH3CH2CHCH2CH3CH3CCH3CH21-丁烯2-丁烯2-甲基丙烯例例2. 在丁

8、烷碳鏈異構(gòu)體各碳上引入雙鍵或三鍵，形成官能團位置異構(gòu)體，可形成三個丁烯異構(gòu)體和兩個丁炔異構(gòu)體： Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象18例例3. 碳環(huán)化合物也能形成官能團位置異構(gòu)體。 如甲酚有三個異構(gòu)體： CH3OHCH3OHOHCH3 鄰甲苯酚間甲苯酚對甲苯酚Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象19 在多官能團化合物中，官能團位置異構(gòu)體還表現(xiàn)在官能團相對位置，如溴代環(huán)己烯有三個異構(gòu)體：1-溴環(huán)己烯3-溴環(huán)己烯4-溴環(huán)己烯BrBrBrChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象203.1.4 官能團異構(gòu)現(xiàn)象官能團異構(gòu)現(xiàn)象 分子式相

9、同，構(gòu)成官能團的原子連接順序和方式不同形成不同的官能團，可以形成不同類化合物，構(gòu)成官能團異構(gòu)現(xiàn)象。 例例1. 分子式為 C3H6 的化合物，可以是丙烯CH2=CHCH3 和環(huán)丙烷 兩個化合物。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象21例例2. 分子式為 C2H6O 的化合物，可以是甲醚CH3OCH3 和乙醇 CH3CH2OH 兩個化合物。例例3. 分子式為 C2H4O 的化合物，可以是乙醛 CH3CHO、乙烯醇 CH2=CH-OH 和環(huán)氧乙烷 三個化合物。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象223.1.5 互變異構(gòu)現(xiàn)象互變異構(gòu)現(xiàn)象 在常溫下，不同官

10、能團異構(gòu)體處于動態(tài)平衡之中，能很快地互相轉(zhuǎn)變，稱為互變異構(gòu)現(xiàn)象。它是一種特殊的官能團異構(gòu)。例例1. 酮與烯醇間互變異構(gòu):CH3C CH2C CH3OOCH3C CHC CH3OOH（24%）（76%）CH3C CH2C O C2H5OOCH3C CH C O C2H5OHO（92.5%）（7.5%）Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象23例例2. 硝基烷烴與酸式硝基烴間互變異構(gòu) 例例3. 亞硝基苯酚與肟互變異構(gòu) OHN OON OH 在這些平衡混合物中，各組分是互為同分異構(gòu)體，但很難分離出純的某種互變異構(gòu)體。CH3CH2NOOCH3CHNOHOChapter 32022

11、-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象24Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象253.2.1 鏈烷烴的構(gòu)象鏈烷烴的構(gòu)象1. 基本概念基本概念 分子的構(gòu)象分子的構(gòu)象：在常溫下，分子中的原子或基團繞著單鍵（鍵）旋轉(zhuǎn)，在空間產(chǎn)生了一系列不同的排列，這一系列排列稱為分子的構(gòu)象。每一種排列稱為構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體。 穩(wěn)定構(gòu)象穩(wěn)定構(gòu)象：在一系列構(gòu)象中能量最低（最穩(wěn)定、存在時間最長或出現(xiàn)幾率最大）的構(gòu)象稱為穩(wěn)定構(gòu)象，又稱為優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象262. 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 乙烷分子繞CC 鍵旋轉(zhuǎn) ，產(chǎn)生無數(shù)個構(gòu)象異構(gòu)體，其中有兩個

12、典型構(gòu)象異構(gòu)體，稱為極限構(gòu)象異構(gòu)體重疊式（順疊式）構(gòu)象、交叉式（反疊式）構(gòu)象。重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象27 構(gòu)象的表示方法構(gòu)象的表示方法：鋸架式、立體透視式和紐曼（Newman）投影式，其中扭曼投影式最重要。 扭曼投影式扭曼投影式：把乙烷分子模型的CC鍵的一端對著觀察者，另一端遠離觀察者，進行投影操作，兩碳原子重合。前一個碳用 表示，后一個碳用 表示。 Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象28 分子處于熱運動狀態(tài)，從交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)到另一交叉式構(gòu)象僅需要克服12.6 kJmol-1能壘，因此各種構(gòu)象處于動態(tài)平衡。 重疊

13、式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因是兩個碳上的 CH 鍵處于重疊位置，相距最近，兩個 CH 的兩個電子對互相排斥，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)張力最大，分子的熱力學能最高。 在交叉式構(gòu)象中，兩 CH 鍵距離最遠，扭轉(zhuǎn)張力最小，分子熱力學能最低，是最穩(wěn)定構(gòu)象。溫度降低，穩(wěn)定構(gòu)象數(shù)量增加溫度降低，穩(wěn)定構(gòu)象數(shù)量增加。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象293. 丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象 丁烷的結(jié)構(gòu)比乙烷復雜，先討論繞 C2C3 鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的構(gòu)象。 丁烷有四種極限構(gòu)象，其熱力學能及動態(tài)平衡中各異構(gòu)體含量如下：全重疊式部分交叉式部分重疊式對位交叉式熱力學能/kJmol-118.83.715.90室溫下含量/%01807

14、2Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象30Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象314. 正構(gòu)烷烴的構(gòu)象正構(gòu)烷烴的構(gòu)象 高碳數(shù)鏈烷烴的優(yōu)勢構(gòu)象：相鄰的碳原子的構(gòu)象都是反位交叉式，碳鏈呈鋸齒狀排列 。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象325. 分子構(gòu)象的作用分子構(gòu)象的作用 構(gòu)象影響分子間作用力等，因而影響化合物的性質(zhì)（如熔點）和反應機理。 注意注意： 這里討論是鏈烷烴的構(gòu)象，在分析其他類化合物構(gòu)象時，在相鄰碳原子上連有可形成氫鍵的基團時，會改變構(gòu)象。例例：CH2ClCH2OH的穩(wěn)定構(gòu)象是 因為氫鍵的能量遠大于穩(wěn)定構(gòu)象的能量因

15、為氫鍵的能量遠大于穩(wěn)定構(gòu)象的能量。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象333.2.2 環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu)現(xiàn)象環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu)現(xiàn)象 1. 環(huán)丙烷的構(gòu)象環(huán)丙烷的構(gòu)象 環(huán)丙烷是三個碳原子的環(huán)，只能是平面構(gòu)象平面構(gòu)象，即它的構(gòu)型。 盡管只有一種構(gòu)象，但這個環(huán)極不穩(wěn)定，主要因為： (1)所有C-H鍵都是重疊構(gòu)象，扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力大。 (2)C原子是不等性雜化或彎曲鍵，有“角張力角張力”存在。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象342. 環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)丁烷的構(gòu)象 環(huán)丁烷有兩種極限構(gòu)象： 平面式構(gòu)象平面式構(gòu)象：像環(huán)丙烷一樣，不穩(wěn)定，因為扭轉(zhuǎn)張力和“角張力”存在。

16、 蝶式構(gòu)象蝶式構(gòu)象：能緩解扭轉(zhuǎn)張力和角張力，呈蝶式構(gòu)象。 通過平面式構(gòu)象，由一種蝶式翻轉(zhuǎn)成為另一種蝶式構(gòu)象，處于動態(tài)平衡。蝶式是優(yōu)勢構(gòu)象。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象353. 環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)戊烷的構(gòu)象主要是信封型信封型和半椅型構(gòu)象半椅型構(gòu)象。兩者處于平衡。因為平面構(gòu)象能量較大，一般認為環(huán)戊烷采取這種構(gòu)象可能性很少。平面型信封型半椅型Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象36 4. 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象(1) 椅型和船型構(gòu)象保持環(huán)己烷碳原子的109.5鍵角，提出了椅型和船型構(gòu)象。 椅型構(gòu)象椅型構(gòu)象：C1、C2、C4、C5在一個

17、平面上，C6和C3分別在平面的下方和平面的上方，很象椅腳和椅背，故稱“椅型椅型”。 船型構(gòu)象船型構(gòu)象：C1、C2、C4、C5在一個平面上，C3和C6在平面上方。形狀象只船，C3和C6相當船頭和船尾，故稱“船型船型”。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象37椅型構(gòu)象船型構(gòu)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象38 在椅型構(gòu)象中,從透視式和紐曼式中可以看到：相鄰的兩個碳上的 CH 都是交叉式構(gòu)象，非鍵合的氫間最近距離0.25 nm，大于0.24 nm（正常非鍵合氫之間的距離）。C原子的鍵角109.5。無各種張力，是優(yōu)勢構(gòu)象，在平衡構(gòu)象中約占99.9%

18、。環(huán)己烷的椅型構(gòu)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象39 在船型構(gòu)象中，船底四個 C 中 C1 和 C2 ，C4 和 C5 是重疊構(gòu)象，有扭轉(zhuǎn)張力，船頭和船尾兩個伸向船內(nèi)的氫（旗桿鍵上氫旗桿鍵上氫）相距0.183nm，小于正常非鍵氫原子間距離(0.24nm)，有非鍵張力，它的能量比椅型高 30 kJmol-1。 Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象40(2) 扭船型和半椅型構(gòu)象 扭船型構(gòu)象： 將船型構(gòu)象的碳扭轉(zhuǎn)約30，變成扭船型：環(huán)己烷的扭船型構(gòu)象 與船型相比：旗桿鍵的氫非鍵張力減少；船底CH的扭轉(zhuǎn)張力比船型構(gòu)象低 7 kJmol-1。Chap

19、ter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象41 半椅式構(gòu)象與椅式相比：有扭轉(zhuǎn)張力有角張力能量高出46kJmol-1612543612345CH2CH2543612145687Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象42(3) 環(huán)的翻轉(zhuǎn) 當由一種椅型翻轉(zhuǎn)成另一種椅型構(gòu)象時，要經(jīng)過兩個半椅型，兩個扭船型和一個船型等構(gòu)象：Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象43(4) 平伏鍵與直立鍵 環(huán)己烷的椅型構(gòu)象中，六個碳原子分別在 兩個平行的平面中。C1、C3、C5在上面的平面中，C2、C4、C6在下面的平面中。一個三重對稱軸，垂直于兩平面。C3Chapt

20、er 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象44 直立鍵直立鍵：每個碳上有一根與C3軸平行的 CH 鍵，稱直立鍵，也稱豎直鍵（a 鍵鍵）。有三根向上，三根向下。 平伏鍵平伏鍵：每個碳上有一根與平行平面成 19角的CH 鍵稱平伏鍵，也稱水平鍵（e 鍵）。有三根向上偏向上偏19，三根向下偏向下偏 19。 直立與平伏鍵轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換：當從一種椅型構(gòu)象翻轉(zhuǎn)成另一種椅型構(gòu)象時，平伏鍵轉(zhuǎn)變成直立鍵，直立鍵變成平伏鍵。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象45a ee aChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象46. 取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)己烷的構(gòu)象 (1) 一取代

21、環(huán)己烷：有取代基 R 在 a 鍵上和在 e 鍵上兩種構(gòu)象。在 e 鍵上的構(gòu)象穩(wěn)定。因為，R 在e 鍵上是對位交叉構(gòu)象，在 a 鍵上是鄰位交叉構(gòu)象。隨著 R 基團的增大，在 e 鍵上的構(gòu)象比例增加。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象47(2) 二取代環(huán)己烷： 二取代基的情況有幾種取代位置，還有順反關(guān)系。一般是大取代基在 e 鍵上的是穩(wěn)定構(gòu)象。立體化學中研究環(huán)已烷衍生物性質(zhì)時，經(jīng)常引入一個叔丁基，此時，叔丁基在 e 鍵的構(gòu)象穩(wěn)定，環(huán)不易再翻轉(zhuǎn)，稱為 “鎖住效鎖住效應應” 。反式-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷構(gòu)象順式-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷構(gòu)象(3) 多取代基環(huán)己烷：在確

22、定多取代環(huán)己烷的構(gòu)象時，一般是大取代基在 e 鍵上，多個取代基在 e 鍵上的構(gòu)象穩(wěn)定。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象48Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象493.3.1 幾個概念幾個概念 分子的構(gòu)造相同，由于原子或基團在空間排列方式不同產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)現(xiàn)象現(xiàn)象。 分子的構(gòu)造相同，原子或基團在鍵平面或環(huán)狀分子平面兩邊排列方式不同產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為 順反順反(幾何幾何)異構(gòu)現(xiàn)象異構(gòu)現(xiàn)象。 順反（幾何）異構(gòu)現(xiàn)象屬構(gòu)型異構(gòu)現(xiàn)象順反（幾何）異構(gòu)現(xiàn)象屬構(gòu)型異構(gòu)現(xiàn)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象503

23、.3.2 含雙鍵化合物的順反異構(gòu)現(xiàn)象含雙鍵化合物的順反異構(gòu)現(xiàn)象 雙鍵 C=CC=N-和 -N=N- 阻礙了形成雙鍵的原子繞兩原子軸線旋轉(zhuǎn)，使兩原子上連的不同原子或基團出現(xiàn)了不同空間排列，即出現(xiàn)了順反(幾何)異構(gòu)現(xiàn)象。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象511. 含含 C=Cbcd，把最不優(yōu)的原子或基團 d遠離觀察者，a,b,c朝向觀察者。正像司機面對 汽車方向盤，a,b,c在盤上。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象78若abc是順時針方向轉(zhuǎn)，手性碳原子為 R-構(gòu)型，用R表示；若abc是逆時針方向轉(zhuǎn)，手性碳原子為 S-構(gòu)型，用S表示。 Chapt

24、er 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象79Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象803. 注意注意 (1) D構(gòu)型不一定是R構(gòu)型，L構(gòu)型也不全是S構(gòu)型。 (2) 在D-L標記中，在化學轉(zhuǎn)化過程中手性中心構(gòu)型不變化，產(chǎn)物構(gòu)型標記不變化。 (3) 在R-S構(gòu)型標記中，在化學轉(zhuǎn)化過程中即使手性中心構(gòu)型不改變，產(chǎn)物構(gòu)型的標記有可能改變。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象814. 命名標記命名標記 已明確構(gòu)型的手性化合物在命名時要將 R、S 或D、L放到名稱前并與名稱間用半字線“-”隔開。 如果分子中有多個手性碳，要分別判斷每個手性碳的構(gòu)型是R

25、或S。命名時將手性碳位號與R 或 S 一起放在括號內(nèi)，寫到名稱前面。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象82例如：例如：OHHCOOHClHCOOH（2R,3R）-2-羥基-3-氯丁二酸（2S,3S）-2,3-丁二醇HOHCH3OHHCH3Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象835. 費歇爾投影式與分子構(gòu)型費歇爾投影式與分子構(gòu)型 書寫費歇爾投影式明確規(guī)定，豎放的基團伸向紙面后方，橫放的基團伸向紙面前方。費歇爾投影式在紙面上轉(zhuǎn) 180度，保持分子的構(gòu)型不變化。費歇爾投影式在紙面上轉(zhuǎn) 90 度或270度，改變了橫線與豎線的關(guān)系,也就改變了原來的構(gòu)型。

26、費歇爾投影式也不能離開紙面翻轉(zhuǎn)180 度，這樣也改變了原來的構(gòu)型。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象84例例1 1.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)270改變構(gòu)型改變構(gòu)型C2H5CH3BrHS-轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)9090改變構(gòu)型改變構(gòu)型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180180保持構(gòu)型保持構(gòu)型HCH3C2H5BrC2H5CH3HBrCH3C2H5BrHS-R-R-Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象85例例2.2.FClCH3HClFCH3H翻轉(zhuǎn)180改變構(gòu)型 如果費歇爾投影式的手性原子上連的基團交換一次，改變原來的構(gòu)型；連續(xù)交換兩次保持原來的構(gòu)型。例例3.3. Chapter 32022-1-21有機化合物的

27、同分異構(gòu)現(xiàn)象86Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象87Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象883.5.1 化合物的旋光性及其測定化合物的旋光性及其測定1. 偏光偏光 普通光是一種電磁波，光振動方向與前進方向垂直。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象89 一束普通光通過尼科爾（Nicol）棱鏡或其他偏振片，只有在與棱鏡晶軸平行的平面上振動的光能透過，透過的光叫平面偏振光平面偏振光，簡稱偏光。 Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象90 2. 旋光性物質(zhì)與旋光度旋光性物質(zhì)與旋光度 普通光通過兩個平行放置

28、的尼科爾棱鏡晶體，通過第一塊后變成偏光，偏光也能通過第二塊晶體。如果在兩塊晶體間放一盛液管，如管內(nèi)放置水、乙醇、醋酸等，仍可以看到光通過第二塊晶體。如果管內(nèi)放置葡萄糖水溶液，觀察不到光通過第二塊晶體，把第二塊晶體轉(zhuǎn)角后，才能觀察到有光通過（旋光儀的原理）。葡萄糖有旋光性，是旋光性物質(zhì)。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象91旋光性物質(zhì)旋光性物質(zhì)：能使偏光振動平面旋轉(zhuǎn)角度的物質(zhì)，有旋光性，稱為旋光性物質(zhì)或稱光學活性物質(zhì)。非旋光性物質(zhì)非旋光性物質(zhì)：不能使偏光振動平面旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，無旋光性，稱為非旋光性物質(zhì)或稱無光學活性物質(zhì)。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分

29、異構(gòu)現(xiàn)象92旋光度旋光度：旋光性物質(zhì)使偏振光振動平面旋轉(zhuǎn)角，角稱為旋光度。旋光度值與試樣溫度、溶劑種類、試樣濃度、盛液管長度及光源有關(guān)。試樣濃度增加一倍或盛液管長度增加一倍，測得的值都增加一倍。物質(zhì)旋光度的測定物質(zhì)旋光度的測定：旋光儀的讀數(shù)為=25o, 實際是180（n為整數(shù)）。旋光儀分不出是+25、+205、+385或-155等。現(xiàn)代數(shù)字化旋光儀可直接顯示旋光方向和旋光度值。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象933. 比旋光度比旋光度 為了使用方便，常用比旋光度代替旋光度。 :測得的旋光度 C ：試樣質(zhì)量濃度，或純液體密度，單位gmL-1 l :盛樣管長度，單位dm

30、 t :試樣溫度，單位：光源波長 （通常鈉光源，用 D表示，波長589 nm) lCt Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象94 比旋光度是旋光性物質(zhì)的一個物理常數(shù)，可以定量地表示物質(zhì)的旋光能力。像其他物理常數(shù)一樣，是旋光性物質(zhì)的一種屬性。右旋光化合物右旋光化合物 ：使偏振光的振動平面向右（順時針）旋轉(zhuǎn)的化合物，稱右旋光化合物，用“+”表示右旋光方向。左旋光化合物左旋光化合物 ：使偏振光的振動平面向左（逆時針）旋轉(zhuǎn)的化合物，稱左旋光化合物，用“-”表示左旋光方向。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象95 在標記旋光度時，還須表示出使用的溶劑。例如

31、，在20用鈉光源的旋光儀測得葡萄糖水溶液和果糖水溶液的比旋光度分別為右旋52.5和左旋93,分別寫作葡萄糖 +52.5（水）和果糖 - 93（水）。20 Da= 摩爾旋光度摩爾旋光度 M= M：相對分子質(zhì)量；除100以防數(shù)值太大。可比較化合物旋光能力。 100MDt20 Da=Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象961. 分子的旋光性與手性分子的旋光性與手性例例1. 肌肉中分離出來的乳酸是右旋光乳酸, +3.82 (水) 葡萄糖發(fā)酵得到乳酸是左旋光乳酸， -3.82(水) 乳酸是手性分子 ,一個是R-型 CH3*CHOHCOOH一個是L-型CH3*CHOHCOOH。15

32、 D15 D3.6.2 含一個手性碳原子化合物的光學異構(gòu)現(xiàn)象含一個手性碳原子化合物的光學異構(gòu)現(xiàn)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象972. 對映體和外消旋體對映體和外消旋體 對映體對映體：像乳酸這樣，分子式相同，構(gòu)造也相同，構(gòu)型不同，形成實物與鏡像不能重合關(guān)系的兩種分子的現(xiàn)象，稱為對映對映異構(gòu)現(xiàn)象異構(gòu)現(xiàn)象 ，這種異構(gòu)體稱為對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體，簡稱對映體對映體。 對映體是成對存在的，它們旋光能力相同，但旋光方向相反。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象98外消旋體外消旋體：等量(-)-乳酸和(+)-乳酸混合，得到的混合乳酸無旋光性，稱為外消旋乳

33、酸外消旋乳酸 ，常寫作()-乳酸。酸牛奶的乳酸就是()-乳酸。外消旋光外消旋光：旋光性化合物在物理因素或化學試劑作用下，變成兩個對映體的平衡混合物，逐步失去旋光性的過程稱為外消旋化外消旋化 。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象99 手性碳的構(gòu)型是由順序規(guī)則確定的，R , S-構(gòu)型標記也是相對的。手性化合物的旋光方向是由實驗測得的，構(gòu)型標記與旋光方向無必然的聯(lián)系。例：例：HOHCH2OHCHOOHHCHOCH2OHHOHCH3COOHOHHCH3COOH(R)-(+)-甘油醛(S)-(-)-甘油醛(R)-(-)-乳酸(S)-(+)-乳酸3. 旋光性與分子構(gòu)型旋光性與分子

34、構(gòu)型Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1004. 旋光性化合物的命名旋光性化合物的命名 一個完整的旋光性化合物的名稱包括三部分： （構(gòu)型標記）（旋光方向標記）系統(tǒng)名稱 如 ：(R)-(-)-2-羥基丙酸。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1013.5.3 含多個手性碳原子化合物的光學異構(gòu)現(xiàn)象含多個手性碳原子化合物的光學異構(gòu)現(xiàn)象1. 含有多個不同手性碳原子的化合物含有多個不同手性碳原子的化合物 含有一個手性碳原子的化合物有兩個旋光異 構(gòu)體（一對對映體）。 含有兩個不同手性碳原子的化合物有四個旋光異構(gòu)體（兩對對映體）。Chapter 32022-

35、1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象102例如：氯代蘋果酸有四個構(gòu)型異構(gòu)體：異構(gòu)體構(gòu)型D熔點/(2R，3R）-31.3（乙酸乙酯）173(2S，3S）+31.3（乙酸乙酯）173(2R，3S）-9.4（水）167(2S，3R）+9.4 （水）167氯代蘋果酸的各種異構(gòu)體的物理性質(zhì)氯代蘋果酸的各種異構(gòu)體的物理性質(zhì)Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象103含有多個不同手性碳的化合物 光學異構(gòu)體數(shù)目=2n (n為不相同手性碳原子數(shù)目)例如：有CA CB CD 三個手性碳的化合物，有8個異構(gòu)體（4對對映體）：Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1042. 含

36、有兩個相同手性碳原子的化合物含有兩個相同手性碳原子的化合物 (1) 光學異構(gòu)體的數(shù)目 例：2,3-二羥基丁二酸 (HOOC*CHOH*CHOHCOOH) Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象105 I與II互為對映體，III在紙面上旋轉(zhuǎn)180，變?yōu)镮V ，兩者是同一個化合物。 III（IV）分子內(nèi)有一對稱面，非手性化合物，無旋光性，稱為內(nèi)消旋體。用“meso-”或“m-”表示。命名時在名稱前加“meso-”，習慣上內(nèi)消旋體也看成旋光異構(gòu)體。 Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象106(2) 對映體、內(nèi)消旋體、外消旋體的性質(zhì)比較 2,3-二羥基丁二

37、酸（酒石酸）的性質(zhì)如下表所示。對映體的性質(zhì)與內(nèi)消旋體、外消旋體的性質(zhì)不同。酒石酸熔點/ 溶解度/g(100g水)-1相對密度/d20pKa1pKa21.（R,R)-酸170+121391.7602.934.322.（S,S)-酸170-121391.7602.934.323. Meso-酸140無1251.6673.114.804.（）酸206無20.61.6802.964.2425 DChapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1071. 含手性軸的化合物含手性軸的化合物 (1) 丙二烯型化合物 非手性中心的手性化合物可有手性軸非手性中心的手性化合物可有手性軸。 在1,2-二

38、烯烴分子中,兩端的碳為 sp2 雜化,中間碳 sp 雜化,形成兩個互相垂直的鍵,而兩端C上連的基團所在平面也互相垂直,當兩端碳上連有不同基團時,可以形成對映體。3.5.4 含有手性軸和手性面化合物的含有手性軸和手性面化合物的 對映異構(gòu)現(xiàn)象對映異構(gòu)現(xiàn)象Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1082，3-戊二烯Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象109(2) 螺環(huán)化合物在2,6-二甲基螺3.3庚烷分子中,兩個四元環(huán)是鋼性的,兩個平面互相垂直,在C2和C6上的兩個基團所在平面也互相垂直,與1,2-丙二烯結(jié)構(gòu)相似.有對映異構(gòu)體存在。Chapter 3202

39、2-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象110(3) 聯(lián)苯型化合物在聯(lián)苯的鄰位有四個大的取代基，限制兩苯環(huán)繞環(huán)間軸線自由旋轉(zhuǎn)，當兩苯環(huán)上是不對稱被取代時，就出現(xiàn)對映體。 2，2二羧基6，6二氯聯(lián)苯有對映體，是旋光性化合物。 2，6-二羧基- 2，6二溴聯(lián)苯，雖然限制兩苯環(huán)繞鍵旋轉(zhuǎn)，但不形成對映異構(gòu)現(xiàn)象。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1112. 含手性面化合物含手性面化合物 六螺苯類化合物,是六個苯環(huán)用相鄰兩碳原子稠合，分子中的碳原子都是sp2雜化。分子應該是平面結(jié)構(gòu)，但兩端環(huán)上的兩個氫原子擁擠，使兩端苯環(huán)不能在一個平面上,一上一下，像個螺旋，出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象，產(chǎn)生對映異

40、構(gòu)現(xiàn)象。其旋光能力驚人，=3700。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象112Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1133.5.5 碳環(huán)化合物的對映異構(gòu)現(xiàn)象碳環(huán)化合物的對映異構(gòu)現(xiàn)象 在1,2-環(huán)丙烷二甲酸分子中,有兩個手性碳原子,在順式結(jié)構(gòu)中有對稱面,是內(nèi)消旋化合物,無旋光性；反式結(jié)構(gòu)是手性分子，是一對對映體。1,2-環(huán)丙烷二甲酸：Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1141,2-二甲基環(huán)己烷 有兩個手性碳原子,順式分子中有對稱面，是內(nèi)消旋化合物；反式分子是一對對映體;共3個光學異構(gòu)體。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象115 1-氯-2-溴環(huán)己烷 有兩個不同的手性碳原子，兩對對映體，四個光學異構(gòu)體。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象116薄荷醇薄荷醇 薄荷醇的構(gòu)造式為有三個不相同的手性碳，應有八個光學異構(gòu)體。Chapter 32022-1-21有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1173.5.6 非碳原子為手性中心的化合物的非碳原子為手性中心的化合物的 對映異構(gòu)現(xiàn)象對映異構(gòu)現(xiàn)象 能形成手性中心的元素不僅僅限于碳，其他的元素也可以生成手性中心，構(gòu)成對映異構(gòu)現(xiàn)象。如連有四