有机化学中的异构体

有机化学中的同分异构
同分异构体包括构造异构体和立体异构体而构造异构体中包括碳架异构、位置异构、官能团异构。

立体异构又包括构象异构和构型异构。

（一）立体异构
一、构象异构
1、定义
由于高分子链的构象不同所造成的异构体，又称内旋转异构体。

注：（1）小分子的稳定构象数=3^（n-3）（n为分子中单键碳原子数目，n>2）
（2）高分子的可实现构象数远小于3^（n-3），但一个高分子的可实现构象数远多于一个小分子的稳定构象数（因高分子的n值很大）。

2、构象与构型的主要区别
（1）、从起因方面看，构象是由单键内旋转所造成的原子空间排布方式；构型是由化学键所固定的原子空间排列方式。

（2）、从改变方面看，构象发生改变时不虚破坏化学键，所需能量较少（有时分子的热运动就足够），较易于改变；而构型发生改变时需要破坏化学键，所需能量较大，不轻易改变。

（3）、从分离方面看，不同的构象不能用化学的方法分离，而不同构型可以用化学的方法分离。

（4）、从数目方面看，稳定构象数只具有统计性，且稳定构象数远多于有规构型数；而有规立构的构型数目可数。

3、晶体中的高分子链构象
晶体中的分子链构象有螺旋形构象、平面锯齿形构象等。

（1）、两个原子或基团之间距离小于范德华半径之和时，将产生排
斥作用。

（2）、分子链在晶体中的构象，取决于分子链上所带基团的相互排
斥或吸引作用的情况。

（3）、有规立构高分子链在形成晶体时，在条件许可下总是尽量形
成时能最低的构象形式。

（4）、基本结构单元中含有两个主链原子的等规聚合物，大多倾向
于形成螺旋体构象。

（5）、若存在分子内氢键，将影响分子链的构象。

4、溶液中的高分子链构象
（1）、高分子溶液中，除了刚性很大的棒状分子之外，柔性分子链
大多都呈无规线团状。

（2）、当呈螺旋形构象的高聚物晶体溶解时，可由棒状螺旋变成部
分保持棒状螺旋小段的线团状构象。

二、构型异构
构型异构：是原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。

包括顺反异构、对映异构（也称为旋光异构）等
1、对映异构：
互为镜像关系的立体异构体,称为对映异构体 (enantiomers,简称为
对映体). 对映异构体都有旋光性,其中一个是左旋的,一个是右旋的. 所以对映异构体又称为旋光异构体.
简单的说也就是两个异构体之间的关系就如同一个物体的立体结构在照镜子，这个立体结构和它在镜子中的像互为对映异构体。

如立方烷的四取代物就可看作1,3位取代基不变,5,7位互换.
2、顺反异构：
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。

（二）构造异构
构造异构（structural isomerism）是同分异构体的分子式相同而分子中原子或基团排列顺序不同的现象，与立体异构同属于有机化学范畴中的同分异构现象。

2分类
构造异构又可分为以下5类：
⒈碳链异构：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。

异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象，例如在链烃中，碳架可以是直链的，也可以是支链的：
例如：正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3
又如在环烃中，环的骨架也可以不同：从四个碳起就可产生异构体，碳原子愈多，异构体愈多。

链异构
⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。

又可分为官能团位置异构和取代基位置异构。

⑴官能团位置异构是因官能团取代不同类型的氢而引起的。

例如：1-丁烯CH2=CHCH2CH3和2-丁烯CH3CH=CHCH3
⑵取代基位置异构是取代基取代不对称环上不同类型的氢而引起的。

例如：1-甲萘和2-甲萘
位置异构
⒊官能团异构是异构体的分子式相同而分子中的官能团不同的现象。

如炔、双烯和环烯,醛、酮和环醚,羧酸和羧酸酯等。

官能团愈多，产生的官能团异构体也愈多。

例如：乙醇CH3CH2OH和甲醚CH3OCH3的分子式都是C2H5OH，但官能团不同，乙醇的官能团是-OH，甲醚的官能团是-O-
4.互变异构是一个特殊的构造异构现象。

它是指在一个分子中，原子的相对位置和原子间化学键显著不同的两种异构体之间处于平衡状态的现象。

这时分子可以根据不同反应条件，以这两种异构体中的任意一种形式参与反应。

例如：酮-烯醇在酸或碱的催化作用下可以互变异构。

5. 价键异构：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变分子的几何形状，从而引起异构。