F9顺反构象异构体(13页31题)
顺反异构体定义
顺反异构体定义
顺反异构体(Stereoisomers)是指具有相同的分子式和相同的原子连接顺序,但由于原子在空间排列不同而导致分子整体构型不同的一对或一组化合物。
顺反异构体是一种立体异构现象,可分为两大类:构象异构体(Conformational Isomers)和构型异构体(Configurational Isomers)。
1. 构象异构体
构象异构体是由于单键周围的原子或基团的旋转而产生的异构现象。
构象异构体之间可以通过旋转单键相互转化,能垒较低,属于动力学异构体。
常见的构象异构体有:
- 烷烃的旋转异构体
- 环丁烷的椅式和船式构象
- 环己烷的椅式和船式构象
2. 构型异构体
构型异构体是由于分子中含有手性中心或手性轴而产生的异构现象。
构型异构体之间不能简单地通过旋转单键相互转化,需要断开化学键并重新连接。
常见的构型异构体有:
- 手性碳原子引起的异构体(对映异构体)
- 手性轴引起的顺反异构体
- 手性平面引起的顺反异构体
顺反异构体是指由于分子中存在手性轴或手性平面而导致整体构型不同的一对立体异构体。
它们是构型异构体的一种,与对映异构体并列,是立体化学的重要内容。
第十三章章 立体异构
第十三章立体异构学习目标掌握立体异构、顺反异构、旋光异构、构象异构的定义，产生顺反异构的条件和命名方法，手性分子的判断，旋光异构的表示方法和命名；熟悉构象异构的产生、表示方法及重叠构象、交叉构象、稳定构象、优势构象等基本概念。
了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。
有机化合物普遍存在同分异构现象，这是构成有机化合物种类繁多、结构复杂的原因之一。
分子的结构包括构造、构型和构象。
分子的构造是指有机化合物分子中的原子或原子团相互连接的顺序和方式。
分子的构型是指具有一定构造的分子中，由于原子在不同方向的连接所引起的原子或原子团在空间的排列方式。
分子的构象是指具有一定构型的化合物分子，由于单键的旋转或扭曲所产生的原子或原子团在空间排列方式。
分子组成相同，由于原子和原子间的连接方式不同而引起的异构现象称为构造异构。
前面各章介绍的碳链异构、位置异构、官能团异构、互变异构，都属于构造异构。
各种构造异构所形成的同分异构体之间，分子组成相同，但原子的连接方式不同。
分子组成相同，由于原子或原子团在空间的排列方式不同而引起的异构现象称为立体异构。
立体异构体的分子中，原子与原子间的连接方式相同，只是空间排列方式不同，这是与构造异构不同之处。
立体异构可分为构型异构和构象异构，构型异构又包括顺反异构和旋光异构。
同分异构的分类总结如下：分子的立体结构与其性质关系密切，同种化合物的不同异构体在性质上存在一定的差异，生理作用就可能不同。
学习立体异构方面的有关知识，对今后学习药学方面的专业课程十分必要。
第一节顺反异构一、 顺反异构在含有双键的有机物分子中，由于双键是由一个σ键和一个π键组成的，双键的旋转必然破坏π键，因此双键的旋转就受到了限制。
连在双键碳原子上的原子或原子团就会有不同的空间排列方式，即可以产生不同的构型。
例如：2-丁烯有两种不同的构型，可分别表示为：顺-2-丁烯 反-2-丁烯熔点-139.4℃ 熔点-105.4℃同理，在脂环化合物中的环内碳原子，由于受环本身的限制，不能绕碳碳单键旋转，当有两个或两个以上的成环碳原子所连的基团不同时，就会有不同的空间排列方式。
F9顺反构象异构体
中学化学竞赛试题资源库——顺反构象异构体A组1．二氟二氯（N2F2）分子中的四个原子都在一个平面上，由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。
这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是A CHCl＝CHClB CH2＝CCl2C CH2＝CHCH2CH3D CH3C≡CH2．N2H2有两种同分异构体，是哪两种？为什么C2H2无同分异构体？3．因有机物分子中碳碳双键（）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。
某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如顺式丁烯二酸反式丁烯二酸人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛：单顺式视黄醛全反式视黄醛由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。
（1）视黄醛分子的顺反异构体共有A 4种B 8种C 16种D 32种（2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗mol H2。
（3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。
以下关于维生素A的叙述中正确的是A 人体缺乏维生素A时易患夜盲症B 维生素A是易溶于水的醇B 侧链上的碳原子都在同一平面上D 所有碳原子都在同一平面上B组4．下列化合物中，有顺、反异构体的是A C6H5CH＝CH2B C6H5－NH－OHC C6H5CH＝N－OHD C6H5－NH－NH25．1，2，3，4，5，6－环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有A 7个B 8个C 9个D 10个6．下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。
A B CD E7．分子式为C5H10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是，具有对映异构的结构式是。
8．如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？（1）C3H5Cl，（2）C3H4Cl2，（3）C4H7Cl，（4）C5H10？9．写出C4H8的所有构造异构体和几何异构体？10．下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）C5H12，（2）C3H7Cl，（3）C3H6Cl2，（4）C4H8Cl2，（5）C5H ll Cl，（6）C6H14，（7）C7H1611．用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题：（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？（2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？（3）温度升高时构象会发生什么变化？12．用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性：（1）CH3CH2－CH2CH3（2）(CH3)2CH－CH2CH313．将下列透视式改写成相应的纽曼投影式：14．下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。
顺反构象异构体
顺反构象异构体A组F2）分子中的四个原子都在一个平面上，i．二氟二氯（N由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。
这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是A CHCl＝CHClB CH2＝CCl2C CH2＝CHCH2CH3D CH3C≡CHii．NH2有两种同分异构体，是哪两种？为什么C2H2无同分异构体？2iii．因有机物分子中碳碳双键（）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。
某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如顺式丁烯二酸反式丁烯二酸人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛：单顺式视黄醛全反式视黄醛由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。
（1）视黄醛分子的顺反异构体共有A 4种B 8种C 16种D 32种（2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗mol H2。
（3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。
以下关于维生素A的叙述中正确的是A 人体缺乏维生素A时易患夜盲症B 维生素A是易溶于水的醇B 侧链上的碳原子都在同一平面上D 所有碳原子都在同一平面上B组iv．下列化合物中，有顺、反异构体的是A C6H5CH＝CH2B C6H5－NH－OHC C6H5CH＝N－OHD C6H5－NH－NH2v．1，2，3，4，5，6－环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有A 7个B 8个C 9个D 10个vi．下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。
A B CD Evii．分子式为CH10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是，具有对5映异构的结构式是。
viii．如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？（1）C3H5Cl，（2）C3H4Cl2，（3）C4H7Cl，（4）C5H10？ix．写出CH8的所有构造异构体和几何异构体？4x．下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）CH12，（2）C3H7Cl，（3）C3H6Cl2，（4）5C4H8Cl2，（5）C5H ll Cl，（6）C6H14，（7）C7H16xi．用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题：（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？（2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？（3）温度升高时构象会发生什么变化？xii．用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性：（1）CH3CH2－CH2CH3（2）(CH3)2CH－CH2CH3xiii．将下列透视式改写成相应的纽曼投影式：xiv．下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。
顺反异构现象的定义
顺反异构现象的定义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：顺反异构现象是一个涉及有机化学中分子结构特征的概念。
具体来说，顺反异构现象指的是同一种有机分子因为化学键旋转或立体异构体的不同而呈现出不同的构象或立体异构体的现象。
在有机化学中，这种现象经常出现在环状化合物、立体异构体或手性分子上。
顺反异构现象的最典型的例子可以从烷烃中找到。
正丁烷（CH3-CH2-CH2-CH3）就是一个简单的烷烃分子，它可以存在两种不同的构象：顺丁烷和反丁烷。
在顺丁烷中，四个碳原子位于同一直线上，而在反丁烷中，两个碳原子之间相互靠近，形成了一个折叠的结构。
这两种构象是由于碳-碳键的旋转所导致的，它们并没有化学键的断裂或形成。
另外一个常见的例子是手性分子的顺反异构现象。
手性分子是指这些分子不重合于其镜像像分子的情况。
最著名的手性分子例子是葡萄糖。
葡萄糖有两种手性异构体：D-葡萄糖和L-葡萄糖。
这两种异构体的结构是非对称的，但它们的化学组成是相同的。
这种顺反异构现象是由于葡萄糖分子中的手性碳原子的排列方式不同而导致的。
在有机化学反应中，顺反异构现象也可能对反应的速率和选择性产生影响。
在有机合成中，合成的产物可能会出现多种立体异构体，而且这些异构体之间的产率和选择性可能受到顺反异构现象的影响。
有机合成化学家通常会针对这些顺反异构现象进行精确的设计和控制，以获得所需的产物。
顺反异构现象是有机化学中的一个重要现象。
它不仅仅是分子结构的一种形式，还可能对分子的性质、反应和合成产物产生影响。
通过深入研究顺反异构现象，我们可以更好地理解有机分子的结构特点，为合成有机化合物和药物提供更多的有用信息。
第二篇示例：顺反异构现象是指在同一种物质中存在不同空间构型的现象。
通俗来说，就是同一个分子可以存在多种不同的形态或构型。
这种现象在化学、生物学和物理学领域都有所体现，并且具有重要的科学意义和应用价值。
顺反异构现象最早被发现于有机化学领域。
在有机分子中，由于碳原子的四价性质以及自由旋转的特性，同一个分子可以存在不同的构型。
第07讲——顺反异构和构象异构
4、取代环己烷的构象
(1)一取代环己烷，连e键比连a键稳定
H H
R
R
基团越大，e键取代构象越多。
基团 e式占比例
—CH3 95%
—CH(CH3)2 —C(CH3)3
环丙烷 ——平面结构，完全重叠式，扭转张 力、角张力均较大，不稳定。
环丁烷 ——3平1高，不完全重叠式 构象，扭转张力有所减小、角张力 增大，总体不稳定。
环戊烷 ——4平1高，基本交叉式构象，扭 转张力、角张均较小，稳定。
分类 小环 普通环 中环 大环
环数 3-4
5-7 8-12 ＞12
07-9 环癸烷
反-1,2-二甲
基环丙烷
基环丙烷 CH3
(3)若多于两个基团，选择位次最小者作为标准(r)
？
Cl
反-1, 顺- 2-二氯- r- 环戊烷甲酸
1 Cl 2
3 Cl r- 1,反- 2, 顺-3-三氯环戊烷
COOH Cl 1
2Cl H
3基①CH团按I＞3第大B2一小r＞原如CO子何1lH＞的排F原序＞子—O＞—序反N“数次＞-，5序-C氯由＞规-大rH则-1到,”4顺小–C-3排C3l-＞O环列O–己CH2烷(CC二HO3甲O)3H酸
优势构象？ 07-5 环己烷椅式船式比较
椅式构象(99.9%) 船式构象
4
6 2
5 3
1
无张力环
4 5
6 键角均 4 5 6 1
3
2
为109.50 1
3
2
纽曼投影式
4
(最新整理)大学有机化学之立体异构
号碳原子放在上方。
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26
COOH C3H
OH
H
OH
H OH HO H H 3C COO HO HOC C 3HH C3H
C3H
COOH H
OH COO
(Ⅰ )
(Ⅱ )
(Ⅲ )
(Ⅳ )
(V )
如何判定不同Fischer投影式是否为同一构型？
1．不离开纸平面旋转180˚投影式相同，构型相 同，如(Ⅰ)和(Ⅱ)，(Ⅲ)和(Ⅳ)。
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12
第二节 对映异构 对映异构又称旋光异构或光学异构。
从动物肌肉中提取出的乳酸和糖发酵所得的乳
酸 ， 具 有 相 同 的 结 构 式 CH3－CH(OH)－COOH。 但前者能使平面偏振光向右旋转，叫做右旋乳酸；
后者却能使平面偏振光向左旋转，叫做左旋乳酸。
旋光性不同的异构体，对人和机体的生理效 应和药理效应常常是不同的。如右旋维生素C有 抗坏血病的作用，而左旋体则没有；左旋氯霉素 治疗伤寒等疾病有效，右旋体则几乎无效。
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2
同分异构的分类归纳如下：
同分异构
碳链异构
位置异构
结构异构 官能团异构
互变异构
价键异构
顺反异构
构型异构
立体异构
对映异构(旋光异构，光学异构)
构象异构
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3
第一节 顺反异构 一、顺反异构的概念和形成条件
丁烯二酸：
H
COOHH
H
CC
CC
HOOH C
HOOC COOH
延胡索酸
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H CCC 3H HOO H C
反-2-丁烯酸
6-光学异构
有机化学 ( Organic Chemistry ) 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院 宋波
本章主要内容：
1. 异构体分类 2. 对映异构 3. 手性与旋光活性 4. 对称因素与手性 5. 构型标记法 6. 立体异构 7. 非对映体 8. 外消旋体和内消旋体 9. 不含手性碳的手性分子
Cl H F
F
旋转
Br
Br Cl
H
手性(chirality)：实 物和其镜像不能重叠 的现象
Br
手性分子（chiral molecules） 有手性现象的分子
有机化学 ( Organic Chemistry ) 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院 宋波
手性碳
F H Cl C Br
* * 例： CH CHCHCH 3 3 连有四个不同基团的碳原子 手性碳(chiral carbon) 手性中心 (Chiral center)
F H C* Br Cl
手性碳标记
Cl Cl
* * CH3CHCHCH2CH3 * *
Cl Cl
齐齐哈尔大学化学与化学工程学院 宋波
有机化学 ( Organic Chemistry )
2-丁烯水合，分离出两种2-丁醇
+ 3 3 2 3 2 3 3 2 3
模型图
楔形式表示其构型
2 5 2 5
3
3
有机化学 ( Organic Chemistry )
对称因素
对称中心（p） 对称面（m） 简单对称轴（Cn） 交替对称轴（Sn）
有机化学 ( Organic Chemistry )
齐齐哈尔大学化学与化学工程学院 宋波
1、对称面（m）
对称面.rm
5 立体化学(土木13)
规定 右旋甘油醛以 I 式表示，左旋以 II 表示； 把 手性碳原子上 OH 在右边的叫做 D-构型， 反之称为 L-构型
由甘油醛推乳酸的构型：
CHO H OH CH2OH [O] COOH H OH CH2OH [H] COOH H CH3 OH
极限构象：
H 2 H H 1 H H 250pm H 3 H 6 H 5 H H 4 H H
H H
6
183pm
5 4
H H
3
H H
1
H
H H
H
2
H
H
椅式
（优势构象）
船式
转 环 作 用 中 的 能 量 变 化
稳定性：椅式构象 > 船式构象 室温下，平衡有利于椅式构象（优势构象）
平伏键
H H H H H
COOH C
OHCOOH
COOH COOH HO
COO C
H3
C CH C CH H H H CH3 OHHOOCHO CH CH OH CH 3 3 3 HO (S)(R )(S)-(R)(S)(S)-2-羟基丙酸 (R)-2-羟基丙酸
C
(R)-
Cl H Br C CH3 Br
Cl CH3 H
（R）-1-氯-1-溴乙烷
环己烷的构象优势构象船式构象室温下平衡有利于椅式构象优势构象直立键竖键axialbonds平伏键横键equatorialbonds平伏键直立键一取代环己烷的构象优势构象二取代环己烷的构象优势构象eeee键型异构体比eaaa键型异构体稳定顺14二甲基环己烷反14二甲基环己烷含相同取代基的环己烷多元取代物最稳定的构象是e取代基最多的构象hassel规则环上有不同取代基时大的取代基在e键上的最稳定baton规则环己烷衍生物优势构象的判定讨论指出下列构象异构体中哪一个是优势构象ch写出化合物的优势构象ohchohchoh四对映异构旋光异构光学异构肌肉乳酸发酵乳酸乳糖coohchcoohchs乳酸r乳酸1偏振光和旋光性平面偏振光光源光束先进方向nicol棱镜非旋光性物质旋光性物质旋光性物质能使偏光振动平面发生偏转的性质旋光物质具有旋光性的物质又称
有机化学中的异构体
有机化学中的异构体(总4页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-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。
第十三章 立体异构
（1）与（2）是一对对映体；（3） 与（4）是同一物质。
在糖类化合物中：
CHO H H OH OH CH2OH (2R,3R) 赤式(赤藓糖) HO HO CHO H H CH2OH (2S,3S) HO H CHO H OH CH2OH (2S,3R) H OH CHO OH H CH2OH (2R,3S)
第二节 烯烃的顺反异构
1- 丁烯分子中 C=C 双键因 键不能旋 转，使C=C双键碳上的原子或基团的空间 排列方式有两种。
H3C H
C C
H CH3
H H3C
C C
H CH3
反－2－丁烯
顺－2－丁烯
1.顺反异构产生的原因和条件
（1）原因：分子中有限制旋转的因素 （如双键、脂环）存在。 （2）条件：不能旋转的原子上必须各 自连有两个不相同的原子或基团。
COOH H OH CH3 HO COOH H CH3
Fischer投影式中，手性碳原子在纸平 面上，手性碳原子上方和下方所连接的原 子或基团位于纸平面的后方，手性碳原子 左边和右边所连接的原子或基团位于纸平 面的前方，即横前竖后。
第四节
一.
构型命名法
ห้องสมุดไป่ตู้
D / L标记法(相对构型) 以甘油醛为标准物质。规定：甘油醛 的Fischer投影式中，手性C上的羟基在右 边的表示右旋甘油醛，构型定为D型；羟 基在左边的表示左旋甘油醛，构型定为L 型。
苏式(苏阿糖)
对映体
非对映体
对映体
绝 能真实代表某一 对 构 光活性化合物的 型 构型（R、S）
相 与假定的D、L甘 对 构 油醛相关联而确 型 定的构型。
注意：无论是D,L还是R,S标记方法，都不能通 过其标记的构型来判断旋光方向。因为旋光方 向是化合物的固有性质，而对化合物的构型标 记只是人为的规定。
构象异构体
偏振光 自然光
1、偏振光
尼科尔棱镜
偏振光 自然光
检偏镜
2、物质的旋光性
乙醇 水 丙酸
盛液管
乳酸 葡萄糖
3、几个概念
• 1、 平面偏振光 • 光：其本质是电磁波，其振动方向与其前进方向垂直。 • 普通光：光波在一切可能的平面上振动。
• 平面偏振光：光波在某一个平面上振动。
• 普通光在各个平面上振动，通过尼可尔（nicol）棱镜，只有与晶面平 行方向振动的光才能完全穿过去，这种穿过的只在一个平面上振动的光就 是平面偏振光。
几个概念
• 构造：有机化合物分子中的原子或原子团相 互连接的顺序和方式。
• 构型：在一定构造的分子中，由于原子在不 同方向的连接所引起的原子或原子团在空间 的排列形式。 • 构象：具有一定构型的化合物分子，由于单 键的旋转或扭曲所产生的原子或原子团在空 间的排列方式。
第十三章 立体异构
碳链异构
碳架异构
由旋光仪测得的旋光度，甚至旋光方向，不仅与物 质的结构有关，而且与盛液管的长度、被测样品的 浓度、溶剂、测定时的温度以及光源的波长都密切 相关。 通常，规定盛液管的长度为1dm，待测物质溶液的 质量浓度为1g· mL-1，在此条件下测得的旋光度叫 做该物质的比旋光度，用[α]表示。比旋光度仅决定 于物质的结构，它是旋光性物质特有的物理常数。
2、比旋光度
• 在表示比旋光度时，不仅要注明所用光 源的波长及测定时的温度，还要注明所 用的溶剂。例如，用钠光灯作光源，在 20℃时测定5%的右旋酒石酸的乙醇溶液， 其比旋光度为3.79º ，应表示为： • [α] =＋3.79º （乙醇，5%）
CH3 CH3 反-1，3 -二甲基环丙烷
3、命名
构型构象异构
Newman投影式的写法：
(1). 从C-C单键的延线上观察：
前碳
后碳
(2). 固定“前”碳，将“后”碳沿键轴旋转，得到乙烷
的各种构象。
最典型的有两种：重叠式和交叉式。
•构象的表示 极限构象式：能量最低和最高
重
叠
式
楔形式
锯架式
纽曼式
交
叉
式
楔形式
锯架式
纽曼式
• 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象 。
椅式构象
船式构象
环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无 张力环，键角为109.5°。 环己烷有两种构象：
两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定?
椅型构象：
①所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置； ②所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。 船型构象：
旋光构型表示法
Fischer投影式的写法： ①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外；例如：
•费歇尔（Fischer)投影式： 以手性碳为中心，横向基团或原子放在纸面的 前方，纵向的两个在纸的后方。习惯上，碳链 纵向放，编号最小的在手性碳的上方
（R）-2-氯丁烷
（R）-2-丁醇
D/L构型标记法
•如果分子中不存在对称面、对称中心和四重更迭对
称轴，则这个分子具有手性 。称为手性化合物。
手性碳原子——与四个不同的原子或原子 团相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
顺反异构和对映异构
Cl
H
C=C
H
CH3
反- 1- 氯丙烯
H
CH3
顺，顺-2，5-庚二烯
H
H
H
C=C
C=C
CH3
H
C2H5
反，顺-2,4- 庚二烯
CH3
H
C2H5
C=C
C=C
H
H
H
顺，反-2,4- 庚二烯
Br H
CC
CH3
Cl
如何命名？
(2)构型的Z/E命名法 首先确定每个双键碳上所连的两个原子或
基团的优先顺序 如果a>b, d>f ，则以下两式的构型为
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
(E)-2-氯-2-丁烯
(Z)-2-氯-2-丁烯
H
COOH
C=C
CH3
CH3
顺 _ 2 _ 甲基 _ 2 _ 丁烯酸
(E)_ 2 _ 甲基 _ 2 _ 丁烯酸
H
H
C=C
CH3
C6H5
C=C
H
H
顺 , 顺 _ 1_ 苯基 _1,3 _ 戊二烯 (1Z , 3Z) _ 1_ 苯基 _1,3 _ 戊二烯
COOH
C OH
H
CH3
COOH
HO C
H3C
H
含一个手性碳原子的化合物的对映异构
含一个手性碳原子的化合物有一对对映 体，对映体的旋光度大小相等，方向相反。
如：2-羟基丙酸(乳酸)的Fischer投影式：
构象异构体
手性碳原子
三、旋光性和物质结构的关系
• 3、手性碳原子
• 在绝大多数情况下，分子有无手性常与分子中是否含有 手性碳原子有关。所 谓手性碳原子，是指和四个不同的 原子或基团连接的饱和碳原子，通常用C*标注，例如：
* C H 3 CH C H 2 C H 3 Cl * HC * HCH CH CH3 C 2 3 Cl Cl
三、命名
• 1、顺-反命名法
HOOC H
COOH C=C H
H C=C HOOC
COOH H
顺-2-丁烯二酸
反-2-丁烯二酸
3、命名
• 1、顺-反命名法——2-丁烯
H3C C=C H 顺-2-丁烯 H
H3C 反-2-丁烯
CH3
H C=C
CH3 H
3、命名
• 1、顺-反命名法——1，3-二甲基环丙烷
在实际工作中，常常可以用不同长度的盛液管和不 同的样品浓度测定某物质溶液的旋光度α，并按下 式进行换算得出该物质的比旋光度。
2、比旋光度
[ α]
t
λ
α =
ρB×l
• 式中，α为旋光仪所测得的旋光度(°)； • t为测定时的温度，一般为20℃； • λ为所用光源的波长，常用钠光，波长589.3nm， 标记为D； • l为盛液管的长度，单位是dm； • ρB为被测溶液的质量浓度，单位是g· mL-1。若被 测物质是纯液体，可用该液体的密度ρ替换上式中 的ρB来计算。
有机化学对映异构与非对映异构
H
H
H
CH3 C CC CC
H
丙二烯的两个端碳原子上各自连有不同的 基团，为手性分子。
2-甲基-2，3-戊二烯
H3C
CH3
CCC
H
CH3
有对称面，非手性分子
单键旋转受阻的联苯型化合物
COOH NO2
HOOC NO2
HOOC NO2
COOH NO2
6,6'-二硝基联苯-2,2'-二甲酸的旋光异构体
与手性碳原子相连的原子A若以双键或叁键与另一 个原子B相连, 则相当于A与两个B或三个B相连。
CH CH2
CO H
CC CCH HH
OC CO H
C CH
CO OH
CC C CH CC OC CO OH
练习 标出（＋）－乳酸分子中手性碳原子的绝 对构型。
(+)-
R－乳酸的Fischer投影式是（ ）。 （2008农学联考）
平面偏振光：只在同一个平面内振动的 光，简称偏振光。
4.2.2 物质的旋光性
Figure 4.5 Ability of a molecule to rotate plane-polarized light
几个基本概念
物质的旋光性：物质能使偏振光的振动平面 旋转的性质，也叫光学活性
右旋体：使偏振光的振动平面向右（顺时针） 旋转的物质（+）
联苯的4个α-位都连有较大的基团，而且同一 苯环上连着的两个基团不同，为手性分子
2，6-二氯-2’，6’-二溴联苯
Cl Br
Br Cl
有对称面，非手性分子
4.9 对映异构体的性质及研究意义 4.9.1 物理性质
熔点、沸点，在非手性溶剂中的溶解度等完 全相同。
顺反异构_精品文档
顺反异构顺反异构是指在有机化学反应中，化学物质分子的光学活性的变化方式。
它涉及到有机分子在化学反应中的结构的改变，从而导致其光学活性发生变化。
顺反异构在有机合成中具有重要的意义，因为它可以影响分子的光学性质以及其在生物体内的活性。
顺反异构可以通过物理和化学手段来实现。
物理手段主要是利用外界的物理因素（如温度、光照、电场等）来改变分子的构型，从而改变其光学活性。
而化学手段主要是通过化学反应来引入新的官能团或改变已有官能团的立体构型，从而改变分子的光学活性。
在有机合成中，顺反异构可以通过多种反应来实现。
最常见的方法是通过手性如光学活性的物质（如手性药物）与其他化合物发生反应，生成具有不同光学活性的化合物。
这种反应广泛应用于药物合成领域，以获得具有高效、高活性的手性药物。
此外，顺反异构还可以通过手性配体催化剂来实现。
手性配体催化剂可以选择性地催化某些手性控制的反应，从而使得产物具有特定的立体结构。
这种手性配体催化剂被广泛应用于有机合成中，尤其在金属有机化学和不对称合成领域，具有重要的应用价值。
在生物体内，顺反异构也起着重要的作用。
生物体内的许多生物活性分子都具有手性结构，在化学反应中，它们的光学活性会发生变化。
这种变化可以导致生物活性分子的活性发生变化，从而影响生物体内的生理过程。
因此，了解顺反异构对于研究生物分子的活性和生物过程具有重要的意义。
除了在有机合成和生物体内的应用外，顺反异构还在其他领域具有重要的应用价值。
例如，在光学材料领域，顺反异构可以用于调控材料的光学性质，从而实现材料的功能化。
这在光电子学和光学器件制造中有着广泛的应用。
总结起来，顺反异构在有机化学中具有重要的意义。
通过改变分子的结构，可以改变其光学活性和生物活性，从而导致不同的化学和生物效果。
顺反异构通过物理和化学手段来实现，包括利用外界的物理因素和化学反应中的手性配体催化剂。
顺反异构在有机合成、生物体内和其他领域中都具有广泛的应用价值，对于研究生物分子的活性和制备功能化材料具有重要的意义。
经典：3有机化合物的构造、构型和构象
• 分子几何形象的细微差别对自然界及 生命现象都起着难以估计的影响。绝 大多数的生命及生理化学过程，是受 分子几何形象控制的，因此它不仅是 有机化学而且是许多其它相关科学的 研究对象。
什么是有机分子的构型异构？
构型异构是指具有相同构造的分子， 由于构型不同产生的异构。
构型异构包括 顺反异构和对 映异构。
(+)-2-甲基-1-丁醇 (- )-2-甲基-1-丁醇
热H2SO4 烯
HBr 溴烷 CH3COOH 酯
例如：抗妊娠反应的镇静药—(R)-酞胺哌啶酮 (“反应停”)
O H
N ONO
1）旋光异构体具有不同的生物活性强度
H3C
H
COOH
(S)-萘 普森
非麻醉性的消炎镇痛药— (S)-酮咯酸
N O
COOH H
CH3CH2
CH3
CC
H
CH2CH2CH3
E-4-甲基-3-庚烯
一对顺反 异构体是两个不同的化合物， 在物理性质和化学性质上均有差异
CH3
CH3
CC
H
H
CH3 C
H
H C
CH3
bp(℃) mp(℃)
4 -139
1 -105
二、对映异构
一. 分子的手性和对称因素 1. 手性(Chirality) 实物与其镜影不能重叠的现象。
COOH
CH3
C
H OH
S-(+)-乳酸
[]D20= +3.8o(水)
COOH
HC
对
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HO CH3
映
R-(-)-乳酸
体
[]D20= -3.8o(水)
互为实物与镜 影关系，不能 相互重叠的两 个立体异构体。
第八章立体异构1
顺反异构体命名法
顺、反命名法： 相同基团在同侧——顺式 cis-；在两侧——反式 trans-。
如：CH3CH=CHCH2CH3
H 3 C
C2 C H 3HH 3 C
H
CC
CC
H
H
H
C2 C H 3 H
顺-2-戊烯
反-2-戊烯
Z/E-命名法
问题：
H 3 C C H 3 C = C
HH
顺 - 2 - 丁 烯
H3C
CH3
CC
H
H
CH3>H, CH3>H
（Z）-2-丁烯 顺-2-丁烯
大基团在双键的同一侧， 则为(Z)构型，在名称前 加上(Z)。
H3C
H
CC
H
CH3
CH3>H, H<CH3
（E）-2-丁烯 反-2-丁烯
大基团在双键的不同侧， 则为(E)构型，在名称 前加上(E)。
H3C
CH2CH2CH3
CH3—CH—CH3
CH3
位置异构：取代基或者官能团在碳链或环 上的位置不同所产生的同分异构现象。
和
Cl
和
Cl
OH
OH
CH3
OH
CH3
CH3
官能团异构：官能团不同所产生的同分异构现象。
CH3—CH2—OH
CH3—O—CH3
互变异构：官能团不同,但两者之间可以互变、并
存的同分异构现象。它是官能团异构的一种特殊
（二）对称因素与手性
要判断一个分子是否具有手性可以从考察这个分子有无对 称因素入手。如果分子中没有对称面或对称中心，则该分 子是手性分子，存在对映异构体。
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顺反构象异构体A组1．二氟二氯（N2F2）分子中的四个原子都在一个平面上，由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。
这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是A CHCl＝CHClB CH2＝CCl2C CH2＝CHCH2CH3D CH3C≡CH2．NH2有两种同分异构体，是哪两种？为什么C2H2无同分异构体？23．因有机物分子中碳碳双键（）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。
某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如顺式丁烯二酸反式丁烯二酸人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛：单顺式视黄醛全反式视黄醛由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。
（1）视黄醛分子的顺反异构体共有A 4种B 8种C 16种D 32种（2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗mol H2。
（3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。
以下关于维生素A的叙述中正确的是A 人体缺乏维生素A时易患夜盲症B 维生素A是易溶于水的醇B 侧链上的碳原子都在同一平面上D 所有碳原子都在同一平面上B组4．下列化合物中，有顺、反异构体的是A C6H5CH＝CH2B C6H5－NH－OHC C6H5CH＝N－OHD C6H5－NH－NH25．1，2，3，4，5，6－环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有A 7个B 8个C 9个D 10个6．下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。
A B CD E7．分子式为C5H10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是，具有对映异构的结构式是。
8．如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？（1）C3H5Cl，（2）C3H4Cl2，（3）C4H7Cl，（4）C5H10？9．写出C4H8的所有构造异构体和几何异构体？10．下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）C5H12，（2）C3H7Cl，（3）C3H6Cl2，（4）C4H8Cl2，（5）C5H ll Cl，（6）C6H14，（7）C7H1611．用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题：（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？（2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？（3）温度升高时构象会发生什么变化？12．用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性：（1）CH3CH2－CH2CH3（2）(CH3)2CH－CH2CH313．将下列透视式改写成相应的纽曼投影式：14．下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。
①②③④15．下列各对化合物中，哪一对互为异构体？A 和B 和C 和D 和E 和16．试写出分子式为C4H7Cl的所有异构体的结构简式。
17．有机化合物的最简式是C2H3Br，A有两种异构体A1和A2；它们被O3氧化后，在Zn/H＋作用下最终得到相同的有机产物B；A1在金属钠作用下可以得到C，而A2不能；C可以被酸性KMnO4溶液作用，得到D；D在干燥剂作用下得到碳氧化合物E；E中碳、氧两元素的质量分数分别为0.50；经光谱分析知，E分子是平面分子，且分别有两种不能类型的碳原子和氧原子。
（1）A的化学式是。
（2）A1和A2的结构简式是。
（3）写出A除A1、A2以外的全部链状同分异构体的结构简式（有立体异构体的只要指出即可）。
（4）写出B～E的结构简式。
18．醛、酮最主要的化学性质发生在碳氧双键上。
由于碳基原子带部分正电荷，易受亲核试剂的进攻而发生亲核加成反应。
如NH2OH（羟氨）与醛、酮反应就能得到一种叫做肟的化合物。
请回答：（1）为什么NH2OH和对称的酮R2C＝O反应得到单一的肟，而和醛或不对称酮（RR’C ＝O）反应时可得到两种不同的肟？（2）酮肟在酸性催化剂（如PCl5）存在下可重排为酰胺（Beckmann重排），反应是经过向缺电子的氮进行1，2－迁移而完成的。
请问：从环己酮的肟经重排后得到什么化合物？19．化学式为C5H4的烃，理论上同分异构体的数目可能有30多种。
如：①CH2＝C＝C＝C＝CH2②CH≡C－CH＝C＝CH2③④－C≡CH ⑤－CH＝CH2……请不要顾忌这些结构能否稳定存在，完成下面各小题：（1）异构体①、②是链状分子，请再写出2种链状分子的结构简式：（2）若核磁共振表明氢原子的化学环境没有区别，则满足条件的异构体除①、③外还有（只需答出一例）（3）有人认为异构体①中四个氢原子是共平面的，也有人认为不共平面，请分别写出这两种观点中碳原子的杂化类型和碳原子间π键成键情况；（4）异构体②和③中四个碳原子是否共平面，方便说明理由；（5）比较异构体④和⑤，何者相对更稳定些，为什么？（6）除题干和以上小题涉及到的异构体外，请至少再写出5种异构体，要求每种异构体都有对称性（存在一条对称轴）。
20．顺式－4－叔丁基环己醇的优势构象是A B C D21．下面几个邻－2－二甲基环己烷的Newman投影式中，最稳定的构象是A BC DC组22．用Newman投影式表示2,3一二甲基丁烷的各种构象异构体（交叉式和重叠式），并比较其相应能量高低。
23．试分析为什么1,2一二甲基环己烷较稳定的异构体为反式；1,3一二甲基环己烷较稳定的构象为顺式；1,4一二甲基环己烷较稳定的构象为反式。
24．在环己烷的椅式构象中，薄荷醇的羟基和邻位的－CH(CH3)2是反式构型，而新薄荷醇的羟基和邻位的－CH(CH3)2是顺式构型，它们互为构型异构体。
但它们分别与对硝基苯甲酰氯作用生成酯时，其反应速度前者是后者的16.5倍。
请解释为什么薄荷醇的酯化速度比新薄荷醇的酯化速度快？25．卤代烃用NaOH/C2H5OH处理时可以得到醇。
顺－1－异丙基－4－氯环己烷和它的反式异构体分别用NaOH/C2H5OH处理时，请用构象分析说明哪一个的反应速度快？26．根据原子或原子团之间的相互排斥作用，将丁烷的各种构象依次画出，可得四种极限构象：（1）按名称画出相应的纽曼投影式a反交叉式；b部分重叠式；c顺交叉式；d全重叠式（2）上述几种构象中，稳定性大小依次排列为：。
（3）依次画出2,3一二甲基丁烷的三种交叉式构象，并比较其能量高低。
27．试指出下列化合物哪些是顺式？哪些是反式？并指出构象的类型。
（1）（2）（3）（4）28．A的双键位上的亚甲基的氢被氘选择性地取代，然后溴化，再消除溴化氢，便得到产物B和无氘产物C：A：B：C：（1）一氘化的A有什么构型？解此题需要写出反应并简短地解释为什么只生成B和C。
（2）给出由无氟化合物A起始，立体选择性地生成一氘化物的步骤。
29．羧酸是一类重要的有机物。
（1）试写出丁烯二酸的结构式。
（2）丁烯二酸存在两种异构体A和B，试写出A和B的立体结构式，标出其构型和俗名。
（3）A和B是顺反异构体还是对映异构体？说明理由。
（4）在室温、无光照下，A和B跟溴反应得到什么化合物？写出反应的化学方程式，指出产物的构型和系统命名的名称。
（提示：在上述条件下，溴在烯双键上的加成为异面加成）30．某羧酸A的分子式为C5H8O2，有两种几何异构体：cis–A’和trans–A’’。
用Pt/H2氢化上述A的两种异构体，都得到相同的外消旋的羧酸B，B可拆分成光学异构体(＋)－B和(－)－B，在293K及黑暗条件下，A’和A’’都能快速地与1mol Br2的四氯化碳溶液反应。
（1）试写出A和B的结构式。
（2）试写出A’和A’’的立体结构式和B的光学异构体的Fischer投影式[不考虑符号（＋）或（－）]。
（3）用溴处理A’和A’’，将能同时生成C的几种立体异构体？（4）简明地叙述（3）的答案的理由。
（5）写出C的所有立体异构体的Fischer投影式和Newman投影式（构象式）。
指明对映异构体与非对映异构体。
31．含碳85.7％的烃有两种异构体A和B。
（1）写出它们的化学通式；烃A和B具有如下的性质：它们与臭氧反应后生成的物质在酸的存在下用锌粉处理后得到一种单一有机物C。
产物C经氧化得到一种单一的羧酸D。
根据光谱数据，除羧基上氢以外，该酸中的氢原子都在甲基上。
在标准状况下D的蒸气密度为9.1g/L。
在同冷的中性高锰酸钾反应时，化合物A比B更为活泼。
从A得到单一化合物F，从B得到异构体G1和G2所构成的1︰1的混合物。
（2）分别画出化合物D在水溶液中和在气相中的结构式。
（3）写出C的分子式。
（4）画出异构体A和B的结构式。
（5）①写出由A或B转化为C和D的反应式。
②写出由A和B转化为F，G1和G2的反应式。
（6）在酸存在下，G1和G2都易于和丙酮反应，生成化合物H1和H2，画出H1和H2的结构式。
（7）化合物A和B与溴水反应，这些反应产物之一是非极性的（该分子的偶极矩事实上为零），并无光学活性，画出该产物的立体化学结构；写出生成该产物的反应式。
确定该分子中手性原子的绝对构型，并用R或S来表示。
烯烃与过氧酸反应，将氧加到双键上，而生成含氧的三元环。
这种环氧化反应具有高的立体选择性，而保持与氧原子相连接的键上的各构成部分相对位置不变。
A跟过氧酸反应产生单一化合物K。
在同样条件下，B产生异构体L1和L2的混合物（1︰1）。
（8）说明化合物K是否具有光学活性。
画出K的立体结构式。
说明单一的化合物L1和L2是否具有光学活性，画出L1和L2的结构。
参考答案（F9）1 A2 N2H2分子中N＝N为双键，不能自由旋转（因双键中π轨道叠加有方向性），故有顺式和反式两种异构体，它们的结构式如下：两种异构体中N原子都用sp2杂化轨道成键，分子呈平面形。
顺－N2H2分子属C2v。
点群，反－N2H2分子属C2h点群。
两者皆无旋光性。
C2H2分子的C原子采用sp杂化轨道成键，分子呈直线形，属D∞h点群，因而它无同分异构体。
C2H2分子的结构如下图。
3 （1）32 （2）6mol （3）A、C4 C5 C6 A7 和8 （1）4 （2）7 （3）11 （4）6910 （1）3 （2）2 （3）4 （4）9 （5）8 （6）5 （7）911 乙烷的重叠式构象；交叉式构象（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象不是乙烷仅有的两种构象，它们仅是乙烷的两个极端构象，介于它们二者之间还有无数个中间状态的构象。
（2）室温下乙烷的优势构象是交叉式构象。
在C－C键旋转的过程中，相邻碳原子上C－H键的电子云互相排斥，交叉式中两个碳原子上的C－H键相距最远，排斥力最小。
因此，该构象体系的能量最低，稳定性增加，为乙烷的优势构象。
（3）分子在不停地运动，温度越高，C－C键旋转的速度越快，重叠式等能量较高的构象出现的概率增加。