立体化学原理-基本概念
第二章立体化学
CH2
20%
20%
O
H
CH3
OH
H
CH3
CH3MgX
H2O
C6H6 H
H3C C6H5H
CH3
67%赤式
OH
H
CH3
H C6H5CH3
33%苏式
CHO H OH H OH
CH2OH
CHO HO H HO H
CH2OH
CHO HO H
H OH CH2OH
CHO H OH HO H
CH2OH
D-(-)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖 D-(-)-苏阿糖 L-(+)-苏阿糖
R RL OH
R
H
CH3
HO
HO C6H5CH3 C6H5 CH3
C6H5
H CH3
COCH3
R
RMgX
H
H2O
CH3
H3C C6H5
R H
O CH3
H3C
苏式
R 基团越大，选择性越好
R = -CH3, -C2H5, -C6H5时，苏式：赤式 ≈ 1:2；1:3；1:5 不能应用于手性碳原子连有能与试剂络合的基团的化合物
HOOC H
COOH
HO Fumarate hydratase
H
HH
COOH
S. Ichikawa et.al Biochemical Engineering Journal 2003, 13(1), 7-13.
三、非对映异位基，非对映异位基面（diasteseotopic ligand and faces） 与手性中心相连的前手性中心上基团（原子）被取代，生成非对映异构体，这
3. 不对称合成 手性分子（非手性分子）的前手性单位被转化成手性单位并生成不等量的
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念
有机化学基础知识点整理立体化学基础概念有机化学基础知识点整理——立体化学基础概念引言：有机化学是研究碳元素化合物的构造、性质和变化的一门学科，而立体化学则是有机化学中重要的基础概念之一。
在有机化学中，分子的立体构型对于反应性、性质和生物活性有着重要影响。
本文将着重整理一些有机化学中的立体化学基础概念，以帮助读者更好地理解有机化学中的立体结构，进而对有机化学进行深入学习。
一、手性与手性中心手性是指分子或物体与其镜像体不可重合的性质。
在有机化学中，手性分子是指拥有手性中心或手性轴的分子。
手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的碳原子，它使得分子无法与自身的镜像体重合。
手性分子在光学活性、药物作用和化学性质等方面具有独特的特性。
二、立体异构与构象异构1. 立体异构立体异构是指分子的空间排列方式不同而产生的异构体。
常见的立体异构有以下两种类型：(1) 旋转异构：由于单键的自由旋转，骨架构型可以发生一定程度的旋转，产生旋转异构体。
(2) 互变异构：由于键的旋转受到某些限制，使分子无法通过旋转达到立体异构体之间的互变。
2. 构象异构构象异构是指分子在空间中采取不同的构象，但化学键没有发生断裂或形成新的键。
构象异构分为以下几种类型：(1) 键的旋转构象异构：分子在有某些限制的情况下，通过键的旋转而形成的构象异构。
(2) 环的变形构象异构：分子中含有环系统，通过环的弯曲或平面变形产生的构象异构。
(3) 键的翻转构象异构：分子中存在于键的两个端点之间的三个最佳位置，通过在这三个位置间进行翻转形成的构象异构。
三、立体化学的表示方法1. 常用的立体表示方法(1) 空间结构式：通过笛卡尔坐标系中的三维坐标表示分子的立体构型。
(2) 键切式：通过表示分子和化学键之间关系的切面图形来表示立体构型。
(3) 投影式：通过投影方式来表示立体构型，包括斜投影式、哈维利投影式等。
2. 立体异构体的命名方法(1) IUPAC命名法：使用希腊字母（R和S）来表示手性异构体，其中R表示顺时针方向，S表示逆时针方向。
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念和应用
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念和应用有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念和应用引言有机化学是研究有机物的组成、性质、结构和变化规律的学科。
其中，立体化学是有机化学的重要组成部分，掌握立体化学的基本概念和应用对于理解有机物的结构和反应机理至关重要。
本文将对立体化学的基本概念进行整理，并探讨其在有机化学中的应用。
一、立体化学的基本概念1. 手性与非手性有机化合物可以分为手性和非手性两种。
手性化合物是指其分子与其镜像立体异构体不重合的分子，如天然氨基酸。
而非手性化合物则是镜像立体异构体可以重合的分子，如甲烷。
2. 手性中心手性中心是指有机分子中一个原子接有四个不同的基团，导致分子不重合的点。
手性中心通常由手性碳原子构成，但也可以是其他原子，如氮、硫等。
3. 立体异构体立体异构体是指具有相同分子式但立体结构上不同的化合物。
根据立体异构体的排列方式，可以分为构象异构体和对映异构体。
4. 构象异构体构象异构体是指分子的空间构型在旋转或振动下发生改变而不形成新键的异构体。
常见的构象异构体有旋转异构体、振动异构体等。
5. 对映异构体对映异构体是指分子的镜像立体异构体，它们之间无法通过旋转或振动互相转变。
对映异构体的存在常常导致手性化合物的产生。
二、立体化学的应用1. 对映选择性反应对映选择性反应是指在反应过程中，手性底物与手性催化剂相互作用，选择生成特定手性的产物。
例如，用手性催化剂进行不对称催化反应，可以有效地控制手性产物的生成。
2. 立体效应立体效应是指由于分子空间取向的限制而引起的反应速率或选择性的变化。
立体效应在有机合成中被广泛应用，可以实现对特定官能团的选择性引入或合成目标分子的构建。
3. 立体导向反应立体导向反应是指化学反应中特定基团的偏好取向。
在有机合成中，通过控制反应条件和底物结构，可以实现立体导向反应，以获得所需结构和立体化合物。
4. 立体隔离立体隔离是指通过改变有机分子的立体结构来改变其性质和应用。
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与表示方法
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与表示方法有机化学基础知识点整理——立体化学的基本概念与表示方法立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子空间结构和立体异构体的性质与反应规律。
本文将对立体化学的基本概念与表示方法进行整理与介绍。
一、立体化学的基本概念1. 立体异构体：指在化学式相同、分子式相同的情况下，分子结构排列不同而具有不同性质的化合物，称为立体异构体。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两大类。
2. 立体异构体的原因：分子由于碳原子的四个价键都可以自由旋转，导致构象异构体的产生。
对映异构体则由于分子内部存在不对称碳原子或手性中心，使得它们的镜像体不能重合。
3. 立体异构体的性质：立体异构体在物理性质和化学性质上有所区别，例如物理性质如熔点、沸点、密度等差异明显，化学性质如对外界的反应、催化剂的选择等也有较大差异。
二、立体化学的表示方法1. 立体表示法：主要有盘状投影式、锥面式、楔面式和Fischer式等。
a. 盘状投影式：将分子按水平投影在纸面上，使用实线表示平面内的键，棱柱形状表示键在平面之上，圆圈表示键在平面之下。
b. 锥面式：将分子沿轴线向外投影，用三角形表示键在轴线上方，用带状表示键在轴线下方。
c. 楔面式：将分子通过楔形物理模型或立体图形展示，用楔形箭头表示键在垂直于纸面的方向上，用缺口箭头表示键在纸面下方。
d. Fischer式：以垂直于纸面的轴线为支架，将分子垂直展示，左右的羰基或羟基用垂直于轴线的线条表示。
2. 立体描述法：包括立体描述词、R/S命名法、E/Z命名法和Fukui-Liontelli规则等。
a. 立体描述词：用于描述分子中的任意一个手性中心或不对称碳原子的构型，一般为S、R两个字母的组合。
b. R/S命名法：适用于手性中心为单一物种构成的有机分子，根据规定的优先级顺序（按原子序数决定），通过相互对应的方式命名为R（草莓糖）或S（山梨糖）。
c. E/Z命名法：适用于存在双键的有机分子，根据优先级顺序，通过相互对应命名为E（德恩斯烯）或Z（沙通烯）。
立体化学原理-基本概念概论
Me
Me H
6
N为中心
与原分子N的下 部分重叠
与原分子N的 上部分重叠
7
判断化 合物1 和 2的 对称性 和手性
H
Cl
Cl
H
Cl
H
H
Cl
1
H Cl Cl H
Cl
H
H
Cl
8
2
1.1
旋光性——旋光化合物的种类
H2 C S O
16
1、有不对称碳原子
2、有其他不对称原子的化合物 3、有三价不对称原子的化合物 4、含合适取代基的金刚烷 5、含合适取代基的八面体配位化合物
反应不一定是立体专一反应。
18
1.2
立体专一反应和立体选择反应
立体选择反应
CH3CH2CHCH3 I H3C + H 20% C C H 20%
19
KOC(CH3)3 (CH3)2SO
H3C C C H 60%
H CH3
CH3
+
H2C CHCH2CH3
如何相互转化
B
P23
1.1
旋光性——构型保持与构型反转
构型保持（retention of configuration）:
一个分子转变成另一个具有相同构型的分子。
R R' H C Cl δ H23 Cl 三种情况（ P ）： R' S O C ， 24 R' S O OH + Cl 乙醚 Clδ A、与手性碳原子相连键没有断裂； H
X N Y Z
CH3
O 18
CH3 COOH Br
A B
F
H
E D C
6、含手性轴的化合物
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型。
在有机化学中，分子的立体结构对于物质的性质和反应具有重要影响。
本文将介绍有机化学中的立体化学的基本概念、立体异构体、手性化合物以及应用等方面。
1. 立体化学的基本概念立体化学研究的是物质的三维结构，即分子中原子的排列方式。
分子的立体结构包括空间位置、原子的相对位置和键的属性。
有机化学中的立体化学是基于分子之间键的空间取向，包括空间立体异构体和手性化合物等。
2. 空间立体异构体空间立体异构体是指分子在空间中排列方式不同而化学性质相同的化合物。
其中最常见的是构象异构体和构型异构体。
构象异构体是由于分子的单键和双键的自由旋转而形成的异构体。
例如，正丁烷和异丁烷就是一对构象异构体，它们的分子式相同，但空间结构不同。
构型异构体是由于化学键的旋转或键的断裂而形成的异构体。
常见的构型异构体包括顺式异构体和反式异构体。
例如，顺式-1,2-二氯乙烷和反式-1,2-二氯乙烷就是一对构型异构体。
3. 手性化合物手性化合物是指分子在镜像超格操作下非重合的分子。
具有手性的化合物称为手性化合物（或不对称化合物），而没有手性的化合物称为非手性化合物（或称为对称化合物）。
手性是指一个物体不能与其镜像重合的性质。
在有机化学中，手性的原因除了分子的立体构型之外，还包括碳原子上的手性中心。
手性中心是指一个碳原子上连接着四个不同基团的情况。
手性化合物具有光学活性和对映体的特性。
同一手性化合物存在两个对映体，即左旋和右旋对映体。
这两种对映体的化学和物理性质相同，但旋光性质和酶的催化性质等却不同。
4. 应用立体化学在有机合成、药物设计和生物活性研究中具有重要应用。
一方面，立体化学可以指导合成路线的设计，提高合成产率和选择性。
另一方面，对药物的立体构型进行研究可以优化药物的活性、选择性和毒性。
例如，拟肽药物的立体构型对于其相互作用的特异性和选择性很关键。
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中分子的空间结构和立体构型的相关规律。
随着分析仪器和实验技术的发展，立体化学在有机合成和药物研发等领域中具有重要的应用价值。
一、立体化学的基本概念立体化学关注有机分子中的空间结构和分子的各个部分的排列方式。
在立体化学中，我们关注的主要是手性和立体异构体。
1. 手性：手性是指一个分子无法与其镜像重叠的特性。
具有手性的分子称为手性分子，两个互为镜像的手性分子称为对映异构体。
例如，氨基酸和糖类等有机分子都有手性。
2. 立体异构体：立体异构体是指拥有相同分子式但不同立体结构的化合物。
立体异构体分为构象异构体和对映异构体两种。
构象异构体是由于分子的旋转或扭曲而产生的不同构型，它们在空间结构上有一定的自由度。
例如，环状化合物的立体异构体就是构象异构体，如环己烷的椅式和船式异构体。
对映异构体是由于分子的立体中心存在不对称而产生的异构体。
对映异构体在物理和化学性质上通常非常相似，但与其他对映异构体之间的相互作用却往往存在巨大差异。
拥有对映异构体的有机分子是手性分子，也是立体化学中研究的重点。
二、立体化学的研究方法立体化学的研究方法主要包括实验方法和理论方法。
实验方法主要包括X射线衍射、核磁共振（NMR）光谱、圆二色光谱、旋光度测量和质谱等技术。
这些技术通过测量和分析分子的物理性质来确定其立体结构，为揭示分子构形提供了重要的实验依据。
理论方法主要包括量子化学、分子力学和分子动力学等。
量子化学通过计算分子在不同构型下的能量和性质来预测和解释分子的立体结构、反应机理和性质。
分子力学和分子动力学通过计算机模拟方法模拟和预测分子的构型和动态行为。
三、立体化学的应用立体化学广泛应用于有机合成、药物研发和生物化学等领域，并取得了重要的研究成果。
1. 有机合成：立体化学对于有机合成的研究具有重要的指导意义。
在合成有机化合物的过程中，了解分子的立体结构能够预测和解释反应的立体选择性和对称性。
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用
有机化学基础知识点整理立体化学的基本概念与应用在有机化学中，立体化学是一个重要的分支领域，它研究的是分子和化合物的三维结构及其对化学性质的影响。
立体化学的概念和应用在有机化学领域具有举足轻重的地位。
本文将对有机化学中的立体化学进行基本概念的整理，并探讨其在化学研究与应用中的重要性。
一、立体化学的基本概念1. 手性：手性是立体化学的一个重要概念，指的是分子或离子的不可重合的镜像异构体。
手性分子无法通过旋转或挪动使其镜像与原分子完全重合，就好像左手和右手无法完全重合一样。
2. 构象异构体：构象异构体指的是同分子式、同结构式但不同空间构型的异构体。
构象异构体的存在是由于分子的键旋转或自由转位所引起的。
典型的构象异构体如反式异构体和顺式异构体等。
3. 立体异构体：立体异构体指的是具有不同立体构型的分子或化合物。
常见的立体异构体有立体异构体、顺反异构体、环异构体等。
立体异构体的存在表明分子或化合物在空间上具有多种不同的构型。
4. 立体中心：立体中心是指一个分子中与不同基团相连的一个原子。
立体中心通常是由于其所连接的基团不对称而导致的。
一个分子可以有一个或多个立体中心。
5. 伪旋光体系：伪旋光体系是一种没有旋光性质的化合物与另一种旋光体系混合而形成的旋光体系。
这种混合体系的旋光性质来源于两个（或多个）异构体存在的旋光性质的合成。
二、立体化学的应用1. 手性药物：手性药物是指那些由手性分子构成的药物。
由于手性药物和其镜像异构体具有不同的生物活性，所以对于手性药物的合成和分离有着重要的意义。
立体化学在药物研发和制备中发挥着重要作用。
2. 光学活性物质：光学活性物质是指那些能够旋转平面偏振光的化合物。
通过立体异构体的性质，光学活性物质可以用于制备偏光镜、偏振片等光学器件，同时也广泛应用于化学分析和手性分离等领域。
3. 反应立体化学：立体化学对于有机反应的研究和理解具有重要意义。
通过研究反应的立体选择性、选择性和环境中对于反应物立体异构体的识别能力，可以更好地设计有机反应和催化剂的设计。
化学竞赛第六章立体化学
03 环状化合物立体化学性质 探讨
环状化合物手性判断方法
观察法
直接观察分子中是否存在手性碳原子，若存在则 分子具有手性。
对称法
判断分子是否具有对称中心、对称面或对称轴， 若不具有则分子具有手性。
旋光法
测定分子的旋光度，若旋光度不为零则分子具有 手性。
环上取代基位置对性质影响
取代基位置对物理性质的影响
取代基的位置会影响分子的极性、偶极矩等 物理性质。
取代基位置对化学性质的影响
不同位置的取代基会影响分子的反应活性、 选择性等化学性质。
取代基位置对生物活性的影响
某些环状化合物具有生物活性，取代基的位 置会影响其生物活性及药效。
典型环状化合物案例分析
1 2
环己烷及其衍生物
环己烷是最简单的环状化合物之一，其衍生物具 有多种立体化学性质，如手性、构象异构等。
透视式
Newman投影式
沿碳-碳键的轴方向观察，用圆圈表示 碳原子，用短线表示化学键。
用透视的方法表示分子的立体构型， 常用于表示环状化合物。
Fisher投影式和Newman投影式
Fisher投影式
将碳链竖直放置，把取代基按次序规则排在碳链四周，只表示出键的连接情况，不表示空间构型。
Newman投影式
炔烃顺反异构现象及命名规则
要点一
顺反异构现象
要点二
命名规则
炔烃分子中，碳碳三键的存在使得与之相连的原子或基团 在空间上产生不同的排列方式，从而产生顺反异构现象。
对于炔烃的顺反异构体，一般采用顺/反命名法。其中，顺 式表示两个较优基团在碳碳三键的同一侧，反式表示两个 较优基团在碳碳三键的两侧。命名时需遵循优先顺序规则 ，先比较与三键相连的两个原子的原子序数，若不同则原 子序数大者为较优基团；若相同则比较与之相连的第三个 原子的原子序数，以此类推。
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学有机化学是研究碳及其化合物的科学，而立体化学则是有机化学中的一个重要分支。
立体化学研究的是分子的空间结构和构型，以及它们对化学性质和反应的影响。
在有机化学中，立体化学的理论和方法被广泛应用于合成、反应机理、药物设计等领域。
本文将介绍有机化学中的立体化学基础概念、立体异构体以及立体效应等内容。
立体化学基础概念手性与对映异构体在有机化合物中，手性是指分子或离子不重合的镜像形式。
具有手性的分子称为手性分子，而没有手性的分子称为非手性分子。
手性分子存在两种不重合的镜像形式，称为对映异构体。
对映异构体之间无法通过旋转或振动相互转换，它们具有相同的物理性质（如沸点、熔点等），但在光学活性和反应性上却有明显差异。
手性中心与立体异构体手性分子中存在一个或多个手性中心，手性中心是指一个原子或一个原子团，它与四个不同的基团连接。
手性中心的存在使得分子具有对映异构体。
对映异构体可以通过手性中心的不同空间排列方式来描述，其中最常见的是立体异构体。
立体异构体分为两类：对映异构体和顺反异构体。
对映异构体是指具有一个或多个手性中心的分子，其镜像形式无法通过旋转或振动相互转换。
顺反异构体是指具有一个或多个双键的分子，其立体结构由于双键的旋转而发生变化。
立体效应立体效应是指分子中的立体结构对化学性质和反应速率的影响。
在有机化学中，立体效应可以通过以下几个方面来表现：空间位阻效应空间位阻效应是指由于分子中的空间障碍而导致某些反应路径被阻碍或加速。
例如，在亲核取代反应中，手性中心周围的空间位阻可以影响亲核试剂的进攻位置，从而选择性地生成某个立体异构体。
空间取向效应空间取向效应是指分子中的立体结构对反应中的取向选择性产生影响。
例如，在烯烃的加成反应中，双键周围的空间取向可以决定加成试剂的进攻位置，从而选择性地生成某个立体异构体。
空间电子效应空间电子效应是指分子中的立体结构对电子密度分布和反应中的电子转移产生影响。
例如，在亲电取代反应中，手性中心周围的空间电子效应可以影响亲电试剂与手性中心之间的相互作用，从而选择性地生成某个立体异构体。
立体化学
非手性试剂与存在对映割面的分子反应，理论上
得等量的对映体产物，消旋混合物。
6． 手性试剂与存在潜手性中心(不等价原子、基
三、潜手性关系 1．等价配体与不等价配体 如：
1．如果分子中某个配体被另一个配体取代后，生 成一个具有手性的分子，则这个分子是潜手性 的。C-1和C-3是1,3-丙二醇的潜手性中心。 2．不等价配体的Pro-R和Pro-S标记 选择潜手性中心上的任意一个配体，假定它的 优先顺序为最大，然后确定该配体的R或S构 型。如：
结论：一个分子如果具有对称面、对称中心和四重
交替对称轴(S4)，则这个分子无手性，反之，分
子具有手性，即旋光性。
3．手性碳原子与分子手性 A：手性碳原子。 如果分子中某个碳原子周围的四个基团都不相
同，则这个碳原子为手性碳原子。
B：含有一个手性碳原子的化合物。 含有一个手性碳原子的化合物，它有手性，具有 旋光性，有一对对映体。 如乳酸：
式为：
＝3330(εL－εR)
εL，εR分别为圆偏振光的左、右消光系 C：ORD曲线－旋光色散曲线 将未知构型分子的ORD曲线与已知构型的类似 分子的ORD曲线进行比较，来确定未知构型分子的
构型。
1) 分子有无对称元素
A：对称面。假如有一个分子平面可以把分子分割
成两个部分，其中一部分正好是另一部分的镜像，
(± )酸 ＋ (-)碱 (-)-酸－(-)-碱盐 (-)-酸
常用的生物碱是从天然植物中分离出的，例如： (-)-番木鳖碱，(-)-奎宁，(-)-马钱子碱和(+)-辛可宁。
有机化学基础知识点立体化学的基本概念
有机化学基础知识点立体化学的基本概念立体化学是有机化学中非常重要的一个概念，它涉及到分子的空间结构和构象。
在有机化学反应中，分子的立体构型对反应的速率和产物的选择性有着重要的影响。
本文将介绍立体化学的基本概念，包括立体异构、手性分子、构象等知识点。
1. 立体异构立体异构是指化学物质的分子在空间中的排列方式不同，从而导致其化学性质与物理性质的差异。
立体异构可以分为构造异构和空间异构两种类型。
1.1 构造异构构造异构是指分子结构的连接方式不同，分为链式异构、官能团异构和位置异构三种类型。
链式异构：同分子式下，碳骨架的排列方式不同，如正丁烷和异丁烷就是一对链式异构体。
官能团异构：同分子式下，分子中的官能团位置不同，如乙醇和甲醚就是一对官能团异构体。
位置异构：同分子式下，官能团位置相对于主链排列的位置不同，如2-丁醇和3-丁醇就是一对位置异构体。
1.2 空间异构空间异构是指分子在空间中的三维排列方式不同，分为立体异构和对映异构两种类型。
立体异构：分子中存在非自由旋转的键，由于旋转受限，使得分子结构不同，如顺式-反式异构。
对映异构：对称分子具有镜像关系，不能通过旋转重叠，如手性分子。
2. 手性分子手性分子是指与其镜像物不可重叠的化合物，也称为不对称分子。
手性分子通常包含一个或多个手性中心，手性中心是一个碳原子，与四个不同的基团连接。
手性分子的最重要特征是其对映异构体的存在。
对映异构体具有相同的分子式、相同的化学键，但是无法通过旋转或平移重叠。
这种现象称为手性体。
手性分子有很多实际应用，如生物活性物质、药物、拆分光等。
同时，手性分子还涉及到光学活性、旋光度等概念。
3. 构象构象是指分子在空间中的不同取向，由于化学键的旋转、振动等运动而引起的。
构象是立体化学中的重要概念之一，它与立体异构密切相关。
分子的构象由于化学键的自由旋转而产生，通常与键长、键角、键的取代基团等因素有关。
构象的改变可能会导致分子性能的变化。
立体化学原理
因此用这种方法标记的构型是真实的构型，叫做绝对构型。
20
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。
目前从一个化合物的构型还无法准确地判断其旋光方向，只 能依靠测定。
21
4. 手性化合物的分类
12
对称中心(i)：若分子中有一点 i，分子中任何一个原子或基团 向i 连线，在其延长线的等距离处都有相同的原子或基团，则i 点是该分子的对称中心。
Ph
α-古柯间二酸
COOH H F
H H
COOH Ph
13
交替对称轴 (Sn)：如果一个分子沿一根轴旋转了360º /n以后， 再用一面垂直于该轴的镜象将分子反射，所得的镜象如能 与原物重合，此轴即为该分子的n重交替对称轴。 Sn = Cn + σ（垂直于Cn）
CHO CHO OH HO H H OH HO H H CH2OH (III)
(2R, 3R) L-苏阿糖
CH2OH (IV)
(2S, 3S) D-苏阿糖
Fisher投影式中，两个手性碳原子上相同基团在同侧称为赤型，在异侧称为苏型。
异构体数目—— 2n = 22 = 4 （n：手性碳原子数目） 对映关系：Ⅰ与Ⅱ； Ⅲ与Ⅳ 非对映关系：Ⅰ与Ⅲ、Ⅰ与Ⅳ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ
Cl H H Cl
180°
C
C
Cl H
C C
H Cl
C2
F B
F F
C4 C5 C6
11
C3
对称面(σ)：如果一个分子相对于某平面左右对称，该平面就 是分子的对称面。
Cl H H Cl O H H
化学反应中的立体化学机理解析
化学反应中的立体化学机理解析化学反应是物质在化学变化过程中发生的一系列分子间或原子间的相互作用。
立体化学机理则是指在这些化学反应中，分子间的空间排列和构型变化对反应速率和产物选择性的影响。
本文将对化学反应中的立体化学机理进行解析，以便更好地理解和解释化学反应中的现象。
一、立体化学基础知识立体化学是研究分子或离子在空间中的三维结构的学科。
它与分子和离子的构型、构象以及立体异构体的生成和描述有关。
立体异构体是指在化学反应中，原子或官能团的三维排列方式由于构型的差异而导致的化学性质上的不同。
二、键与立体化学化学反应中的分子间相互作用主要出现在分子的键之间。
不同类型的键和键的键角可以通过分子的旋转和倾斜来影响分子的构型，从而影响立体化学机理。
例如，碳原子上的手性中心是影响立体化学性质的关键因素。
手性中心是指一个碳原子与四个不同的基团连接。
对于手性中心，存在两种不同的立体异构体，即左旋体和右旋体，分别称为对映异构体。
这种异构体的存在对于生物活性和药物效应等具有重要意义。
三、立体效应与立体化学机理立体效应是指分子的立体构型对反应速率和反应产物的选择性产生的影响。
在化学反应中，立体效应可大致分为两类：一是控制反应机理的立体效应，即立体选择性反应；二是改变反应路径的立体效应，即立体归一化反应。
1. 立体选择性反应立体选择性反应指的是在一个或多个手性中心存在的化合物中，反应过程中特定对映异构体与试剂发生反应而不影响其他对映异构体的过程。
这种立体选择性反应在合成药物、材料等领域具有重要的应用价值。
例如，环丙烯与溴反应生成两个不同的溴代产物，这种选择性就受到环丙烯的构型的影响。
2. 立体归一化反应立体归一化反应是指通过化学反应改变分子的立体构型，使得反应后的产物只能存在一种立体异构体。
这种反应通常通过单一的手性催化剂或模板效应实现。
例如，不对称氢化反应是通过手性催化剂介导，将不对称的双烯或双酮进行不对称还原，生成只具有一种立体构型的产物。
有机化学中的立体化学
有机化学中的立体化学引言立体化学是有机化学中的重要分支，研究有机化合物中空间结构的特征和影响。
通过对分子的空间构型和立体异构体的研究，不仅可以揭示分子性质和反应行为的规律，还可以为合成有机化合物提供理论指导。
本文将从立体化学的基本原理、立体异构体的分类和确定、立体化学对反应活性的影响以及实际应用领域等方面，对有机化学中的立体化学进行介绍。
一、立体化学的基本原理立体化学的基本原理主要涉及空间构型和立体异构体。
空间构型是指有机分子中各原子相对位置的排列方式，而立体异构体则是指在相同化学式下，分子结构不同但化学性质相似的化合物。
在理解立体化学的基本原理之前，先介绍几个重要的概念：1.手性：手性是立体化学中的重要概念，指的是一种非对称性质，分为左右手两种。
在有机分子中，手性常常体现为碳原子上的四个不同基团的排列方式。
2.手性中心：手性中心是指四个不同基团连接到一个碳原子上，使得该碳原子具有手性的特征。
手性中心的碳原子常常被表示为“*”符号。
3.对映异构体：对映异构体是立体异构体的一种，指的是具有相同化学式的分子，但其所有手性中心上的基团排列顺序完全相反。
在有机分子中，立体异构体主要通过手性中心的存在而产生。
而对于没有手性中心的分子，它们也可以存在立体异构体，但是不能形成对映异构体。
二、立体异构体的分类和确定立体异构体主要分为构象异构和配置异构。
构象异构指的是分子空间结构的不同，但它们可以通过旋转而互相转换，并且化学性质相似。
配置异构是指分子结构中存在手性中心，所以它们不可以通过旋转而互相转换。
1.构象异构体最常见的构象异构体是顺反异构体。
顺异构体是指两个取代基围绕于碳链的同一侧，而反异构体则是指两个取代基围绕于碳链的相对侧。
2.配置异构体配置异构体主要包括对映异构体和顺反异构体。
对映异构体是两个或多个手性中心构成的异构体，它们在空间构型上是镜像关系。
而顺反异构体则指的是有手性中心但不形成对映异构体的异构体。
2024年有机化学立体化学
有机化学立体化学一、引言有机化学是研究碳化合物及其衍生物的化学分支，而立体化学是有机化学的一个重要分支，主要研究有机化合物的立体结构、立体异构现象以及立体化学在有机反应中的应用。
在有机化学中，立体化学占据着举足轻重的地位，因为许多有机化合物的性质和反应都与它们的立体结构密切相关。
本文将简要介绍有机化学立体化学的基本概念、立体异构现象以及立体化学在有机反应中的应用。
二、立体化学基本概念1.立体结构：立体结构是指分子中原子在空间的排列方式。
在有机化学中，立体结构可以分为两类：构型和构象。
构型是指分子中原子固定的空间排列方式，如顺式异构和反式异构；构象是指分子中原子在空间可以自由旋转的排列方式，如船式构象和椅式构象。
2.立体异构：立体异构是指分子式相同、结构式不同的有机化合物。
立体异构体可以分为两类：对映异构体和非对映异构体。
对映异构体是指具有镜像对称关系的立体异构体，如左旋体和右旋体；非对映异构体是指不具有镜像对称关系的立体异构体，如顺式异构和反式异构。
三、立体异构现象1.对映异构：对映异构体是指具有镜像对称关系的立体异构体。
在有机化学中，对映异构体的存在导致了化合物的旋光性质。
旋光性质是指有机化合物能使偏振光旋转一定的角度。
对映异构体的旋光方向相反，旋光角度相等。
对映异构体的分离和制备是有机化学中一个重要的研究方向。
2.非对映异构：非对映异构体是指不具有镜像对称关系的立体异构体。
在有机化学中，非对映异构体的存在导致了化合物的化学性质和物理性质的不同。
非对映异构体的分离和制备也是有机化学中一个重要的研究方向。
四、立体化学在有机反应中的应用1.立体选择性反应：在有机反应中，立体选择性反应是指反应物优先与某种立体异构体发生反应。
立体选择性反应可以通过选择适当的反应条件和催化剂来实现。
立体选择性反应在合成手性化合物中具有重要意义。
2.立体专一性反应：在有机反应中，立体专一性反应是指反应物只与某种立体异构体发生反应。
立体化学的名词解释是什么
立体化学的名词解释是什么立体化学是研究分子在空间中的结构和性质关系的一门学科，也是有机化学的一个重要分支。
它着眼于分子的三维构型，并探索了构型对分子性质和反应行为的重要影响。
立体化学的研究对于我们理解分子的行为和开发新的药物、催化剂和功能材料等方面都具有重要意义。
下面将从立体化学的基本概念、立体异构体和手性分子等方面展开论述。
1. 立体化学的基本概念立体化学研究的基本概念是分子的立体构型。
在立体化学中，我们研究的是分子在空间中的排列情况，即分子是如何在三维空间中存在的。
与平面几何关注二维形状不同，立体化学则探索了分子的三维结构。
分子的立体构型与它的性质和反应行为密切相关，因此研究分子的立体化学非常重要。
2. 立体异构体立体异构体指的是具有相同分子式但空间构型不同的化合物。
在立体异构体中，分子的原子组成相同，但它们的排列方式不同。
最常见的立体异构体类型是构造异构体和扭转异构体。
构造异构体通常发生在碳原子的键连接方式不同导致的情况下，如顺反异构体和环异构体。
顺反异构体是指两个官能团（一般为氢和卤素）相对位置不同的异构体。
而环异构体则是指相同分子中的原子在空间中围绕同一轴旋转而形成的异构体。
构造异构体通常会对分子的性质和反应行为产生重要影响。
扭转异构体则是指分子在空间中的取向不同而形成的异构体。
扭转异构体通常是由于分子中存在旋转自由度而产生的。
类似于构造异构体，扭转异构体也会对分子的性质和反应产生显著影响。
3. 手性分子手性分子是立体化学研究中的一个重要概念。
手性分子是指无法与其镜像重叠的分子，也就是左右非对称的分子。
一个手性分子可以存在两种镜像异构体，它们分别称为L-和D-型，也可以分别称为左旋和右旋异构体。
这两种手性异构体在立体中心（通常是一个碳原子）的配置不同而产生的。
手性分子常常具有不同的物理化学性质和生物活性，因此对于药物研发和医药领域非常重要。
总的来说，立体化学是研究分子在空间中的结构和性质关系的学科。
有机化学中的立体化学基本概念
有机化学中的立体化学基本概念有机化学是研究有机分子结构、性质、变化规律及合成方法的一门化学学科。
而在有机化学中，立体化学是一个非常重要的概念。
立体化学主要研究有机分子或配合物中的不同空间构象以及这些构象对分子性质、反应过程和分子间作用力的影响。
本文将从有机化学中的基本概念入手，详细探讨立体化学在有机化学研究中的重要性。
1. 键的自由旋转和限制在有机分子中，碳碳单键和碳碳双键的自由旋转是一个非常重要的概念。
碳碳单键可以自由旋转，使得分子可以有多种构象。
而碳碳双键的存在将限制了双键两侧的原子或基团的旋转。
这种键的自由旋转和限制影响了分子的空间构象，并直接影响了分子的性质和反应。
2. 手性分子和手性中心在有机化学中，手性分子是指其镜像不能通过旋转重合的分子。
手性分子具有不可重叠的镜像，其镜像之间属于非同一构象。
手性分子中存在手性中心，该手性中心是一个不对称的碳原子，其四个配位基团也不能通过旋转相互重合。
手性中心的存在使得手性分子具有光学活性，可以旋转平面偏振光线的偏振方向。
3. 立体异构体在有机化学中，立体异构体是指分子化学式相同，但空间结构不同的分子。
立体异构体包括构象异构体和对映异构体。
构象异构体是指由键的旋转所引起的不同构象，例如环状化合物的椅式和船式构象。
而对映异构体则是指存在手性中心的分子的镜像构象。
4. 空间构象的确定为了确定分子的空间构象，化学家使用了许多方法和工具，其中最常用的是X射线晶体学、核磁共振和圆二色谱等技术。
这些技术可以帮助科学家确定分子的立体构象，研究分子的性质和反应机理。
5. 立体化学在有机合成中的应用立体化学对于有机合成具有重要的意义。
通过控制合成过程中反应条件和配体的选择，可以合成具有特定立体结构的有机分子。
手性配体在金属有机化学和有机合成领域中有着广泛的应用，它们可以有效地催化不对称合成反应，合成出手性纯度较高的有机产物。
6. 结语在有机化学中，立体化学是一个复杂而重要的领域。
有机化学基础知识点立体化学基础概念
有机化学基础知识点立体化学基础概念有机化学中的立体化学是研究有机分子空间构型和立体化学性质的重要分支。
立体化学关注分子中的空间排列方式，包括分子的手性、立体异构体和立体反应等内容。
本文将介绍有机化学中的一些基础立体化学概念。
1. 手性手性是指分子或物体与其镜像光学异构体不重合的性质。
一个手性分子可以分为左旋体和右旋体两种形式。
在化学中，手性分子的存在对于药物合成和酶催化反应等非常重要。
手性分子的手性来源于其分子结构中的手性中心，即一个碳原子上连接着四个不同取代基团。
2. 立体异构体立体异构体是指分子在空间中构型不同而又无法通过旋转单键使其相互转变的异构体。
立体异构体包括构象异构体和对映异构体两种类型。
2.1 构象异构体构象异构体是由于分子内部化学键的旋转而产生的不同构型的异构体。
构象异构体之间的转换是不需要断裂化学键的，只需要旋转共轭化学键即可。
其中最常见的构象异构体是顺反异构体，即环状化合物中取代基团的位置不同。
2.2 对映异构体对映异构体是指分子在空间中有镜像对称性，但不能通过旋转或挪移使其重合的异构体。
对映异构体分为手性对映异构体和平面对映异构体两种形式。
3. 立体反应立体反应是指在反应中发生分子构型的改变或从一个立体异构体转变为另一个立体异构体的反应。
立体反应可以是顺反异构体之间的互变，也可以是对映异构体之间的互变。
在立体反应中，空间位阻是一个关键的因素。
分子中的取代基团会引起空间位阻，从而影响分子的反应性质和选择性。
例如，在烷基化反应中，取代基团的位置对于反应速率和产物构型具有重要影响。
4. 立体化学表示法为了方便描述分子的立体构型，化学家们提出了多种立体表示法。
常见的立体化学表示法包括：4.1 立体式投影图立体式投影图是将分子在平面上投影成线条的方式，用来表示分子的立体构型。
在立体式投影图中，立体中心用一个交叉表示，取代基团则通过水平或垂直线条连接到立体中心。
4.2 锥式投影图锥式投影图是一种三维表示法，将分子在空间中呈锥形展开。
第2章立体化学原理
R2 R4
OsO4 (catalytic) organic solvent/water
(AD-mix α or AD-mix β)
R2R1
R3 R4
HO OH
HO OH
or
R1 R2
R4R3
第2章立体化学原理
10
2.2 一些基本概念
2.2.1 顺序规则
1、将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大， 原子序数小的顺序小。在同位素中质量高的顺序大。
第2章立体化学原理
7
The Nobel Prize in Chemistry 2001
for their work on chirally catalysed hydrogenation reactions
for his work on chirally catalysed oxidation reactions
S 致畸
R 止吐
第2章立体化学原理
6
近年来,世界手性药物的销售总额在不断增加，据资料统计, 1995年为425亿美元，1997年为 900亿美元，2000年已超 过 1200亿美元，2010年可望超过2500亿美元。 美国食品与药品管理局（FDA）规定，制药业在将一个外消 旋 的新药推向市场之前，必须它的两个对映异构体的活性和毒 性都分别经过测试。
2、如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其 它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，再顺序比 较居中的、最小的。
3、含有双键或三键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子。
第2章立体化学原理
11
2.2.2 构造、构型与构象
构造是指某个分子式中键的特定结合方式和原子的顺序。 构型是指分子内原子与原子团在空间“固定”的排列关系。 构象是指具有一定构型的分子由于单键的旋转或扭曲使分子 内原子或原子团在空间产生不同的排列现象。
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人为指定（Rosanoff）： H C OH
卢森诺夫(Rosanoff)规定，凡单糖中直链分子式最末的一个 不对称碳原子的构型与D-甘油醛一致的就称其为D构型 糖 ；…..
D: Dexter（拉丁文，右） L: Laevus（拉丁文，左）
注意： 非左右旋的意思
4
扩 展 学 习
＊
＊大学化学，1990，5（5）：19－21，18
如何相互转化
B
P23
1.1
旋光性——构型保持与构型反转
构型保持（retention of configuration）:
一个分子转变成另一个具有相同构型的分子。
R R' H C Cl δ H23 Cl 三种情况（ P ）： R' S O C ， 24 R' S O OH + Cl 乙醚 Clδ A、与手性碳原子相连键没有断裂； H
X N Y Z
CH3
O 18
CH3 COOH Br
A B
F
H
E D C
6、含手性轴的化合物
7、螺旋形化合物
NO2 HOOC O2N COOH
9
1.1
旋光性
含手性轴的化合物种类：
丙二烯型
H2N H
螺环
NH2 H
H H3C
环外双键
H CH3
10
思考：
OH OH
酒石酸有几个异构体？
HOOC C C COOH H H
Cahn-Ingold-Prelog体系： R S 旋光性： + DL体系： D
HgO
COOH H C OH CH2OH
R S
D3
构型
Cahn-Ingold-Prelog体系：
即R、S构型，属于绝对构型
DL体系：
CHO CH2OH
右旋（＋） D构型
CHO HO C H CH2OH
左旋（－） L构型
C-O
R
SO2
+
13
1.1
旋光性——外消旋化
消旋化（racemization）:
旋光物质（左旋或者右旋）转变为不旋光的外
消旋体的过程。 外消旋化途经（P25）： 1、经过烯醇化导致； 2、经过碳正离子导致； 3、经过自由基导致。
14
1.1
旋光性——外消旋体的拆分
将不旋光的外消旋体的两个对映体分离成左旋体
反应不一定是立体专一反应。
18
1.2
立体专一反应和立体选择反应
立体选择反应
CH3CH2CHCH3 I H3C + H 20% C C H 20%
19
KOC(CH3)3 (CH3)2SO
H3C C C H 60%
H CH3
CH3
+
H2C CHCH2CH3
H Me
Me
Me H
6
N为中心
与原分子N的下 部分重叠
与原分子N的 上部分重叠
7
判断化 合物1 和 2的 对称性 和手性
H
Cl
Cl
H
Cl
H
H
Cl
1
H Cl Cl H
Cl
H
H
Cl
8
2
1.1
旋光性——旋光化合物的种类
H2 C S O
16
1、有不对称碳原子
2、有其他不对称原子的化合物 3、有三价不对称原子的化合物 4、含合适取代基的金刚烷 5、含合适取代基的八面体配位化合物
R R
S S
R S
≡
S R
一个分子有超过两个手性中心的多数情况，最多 有2n（n为手性中心数）个异构体。有时少于2n， 是出现特殊内消旋体（meso）的缘故。 11
赤式（erythro）
A A X Y
苏式（threo）
X A A Y E
AF B G
C F E A G C B
12
Fischer投影式 如上 透视式 Newman 投影式 F A E G C
O
R
+ O
R C H Cl + SO2
B、手性碳原子键参加反应（P58－SNi机理）；
ROH+SOCl 2+
+ -HCl C、经过偶数次构型反转。 R-O-S- NN+Cl
-
构型反转（ inversion of configuration）: R
Cl
一个分子转变成另一个具有相反构型的分子。 + Cl-C + R' S=O N R' H SN2反应发生构型反转 H N
15
1.1
旋光性——外消旋体的拆分
COOH COO- 番木鳖碱 H+ H S-番木鳖碱 H C OH S
H
C
OH
R CH3 COOH H S C OH
R CH3
+
COO- 番木鳖碱 H+ C OH S
+
CH3
S CH3
外消旋体的对映异构体——非对映异构体： 酸——碱；醇——酯；醛、酮——腙；铵——冠醚
5
1.1
旋光性——分子对称性
分子既没有对称中心也没有对称面时 ，一定是手性的
(chiral)。
Ph H H
COOH H H Ph
A、对称轴（Cn）
B、对称面（σ）
C、对称中心（i）
COOH
H H N
D、更迭对称轴 （Sn）（ Cn+σ ）Me
不对称分子一定是手性分子，但手性分 子不一定全是不对称分子。
1.2
立体专一反应和立体选择反应
立体专一反应（Stereospecific Reaction）（P27）：
立体异构体在一定反应条件下得到的产物也是立体异 构的。 立体选择反应（Stereoselective Reaction）（P27）： 一种反应物反应能够形成多种立体异构体，但其中一
种产量占较大优势。 立体专一反应一定是立体选择反应，但立体选择
概念：
和右旋体两个组分，称为外消旋体的拆分（resolution
of racemate）。 拆分方法：
1、对映体变为非对映体再还原
利用手性化合物与外消旋体反应，原来外消旋体两种对映异
构体（S－R）变为非对映异构体（SR－RR或SS－RS），
再利用非对映异构体物理性质的区别（如溶解度差异性进行 反复结晶）达到分离目的。
2
思考：
对映体的构型（用DL体系或RS体系表示）与他们对偏 物质一定是L构型吗？ 振光的旋转方向（旋光性，用左／右旋或－／＋表示） 2、右旋（＋）化合物一定是R构型吗？左旋（－） 之间没有明确的对应关系。
1、右旋（＋）化合物一定是D构型吗？左旋（－）
物质一定是S构型吗？
CHO H C OH CH2OH
第二章 立体化学原理
学习内容
异构现象 旋光异构体 分子对称性 旋光化合物种类 构型保持与构型反转 外消旋化与外消旋体的拆分
1.1 旋光性
1.2 立体专一反应和立体选择反应 1.3 不对称合成
1
1.1
旋光性——异构现象
构造异构
异构
立体异构
顺反异构 旋光异构 构象异构
旋光异构体：互为镜像关系但不能重合的立体异构体。 手征性(chirality)：实物与其镜象不能重合的性质。
16
1.1
旋光性——外消旋体的拆分
2、色谱法
纸色谱、柱色谱、气相色谱 依据：固定相由手性物质组成，两种对映体通过时，
移动速度有差别，不变成非对映体即可达到分离目
的。
3、生物化学法
依据：利用以不同速度同两个对映体进行反应的手 性化合物。牺牲一种对映体。例如细菌可能消化一 种对映体而不消化另一种。
17