构象异构体
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。
化学分子构象与空间异构体
分子构象与空间异构体的关系对于药物设计和合成具有重要意义
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空间异构体可以影响分子的物理性质和化学性质
空间异构体可以改变分子的构象
空间异构体可以影响分子的生物活性
空间异构体可以影响分子的药理作用和毒性
材料科学：空间异构体在材料科学中也具有重要意义，不同的空间异构体可能具有不同的物理和化学性质。
合成方法：化学合成、生物合成、光化学合成等
分离方法：色谱法、结晶法、电泳法等
合成与分离的影响因素：反应条件、溶剂、温度等
合成与分离的应用：药物研发、材料科学、环境科学等
化学分子构象与空间异构体的关系
分子构象的变化会影响空间异构体的性质和活性
分子构象是决定空间异构体的重要因素之一
不同的分子构象可能导致相同的空间异构体
汇报人：XX
化学分子构象与空间异构体
目录
化学分子构象
化学分子构象与空间异构体的关系
空间异构体
化学分子构象与空间异构体的应用
化学分子构象
化学分子构象是指分子中原子或基团在空间中的排列方式
构象可以影响分子的物理性质、化学性质和生物活性
构象的变化可以通过旋转、平移和振动来实现
构象分析是研究分子结构的重要手段，可以帮助我们理解分子的立体结构和性质
空间异构体可以分为构象异构体和构象异构体两种类型。
空间异构体具有相同的化学式和组成，但具有不同的物理和化学性质。
构象异构体：分子中原子或基团在空间排列方式不同形成的异构体
构象异构体：分子中原子或基团在空间排列方式不同形成的异构体
构象异构体：分子中原子或基团在空间排列方式不同形成的异构体
构象异构体：分子中原子或基团在空间排列方式不同形成的异构体
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与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与构型异构。
(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)、从起因方面瞧,构象就是由单键内旋转所造成的原子空间排布方式;构型就是由化学键所固定的原子空间排列方式。
(2)、从改变方面瞧,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)、从分离方面瞧,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)、从数目方面瞧,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与时,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,在条件许可下总就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:就是原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
立体异构体构型异构体构象异构体几何异构体旋光异构体
§4.2 手性
4.2.1 对映异构和手性
*1 结构：镜影与实物关系，不能相互重叠，正 如左右手的关系的异构现象成为对映异构体。 *2 内能：内能相同。 *3 物理性质和化学性质在非手性环境中相同， 在手性环境中有区别。 *4 旋光能力相同，旋光方向相反。
§4.2 手性
4.2.2 不对称碳原子
▪ 范特霍夫把与四个不相同的一价集团相连的碳 原子称为不对称碳原子。
盛液管为1分米长，被测物浓度为1g/ml时的旋光度。
[]
t D
Lc
o
Na:λ= 5869A
o
Hg : λ= 5461A
[] 20 = - 93。 D 果糖(水)
[] 20 = +52.5。
D 蔗糖(水)
§4.1 旋光性
分子比旋光度
比旋光度分子量/100
t
M λ=
t λ
×
分子量
100
旋光仪中测不出旋光度的化合物不一定是一个 没有旋光性的化合物，也可能是一种等量的右旋体 和左旋体的混合物。
各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为顺序规则。
第一条规则：
将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
不同原子按原子序数排列
同位素按质量数 由高到低的顺序 排列
§4.3 含一个不对称碳原子的化合物
第二条规则
4 H
HOCH2 1
3 CH2CH
CH3 CH3
若多原子基团的第一个连接原子相 同，则比较与它相连的其它原子，先 比较原子序数最大的原子，再比较第
构象异构现象
C H 3 H 3 C
C H 3
C H 3
2.写出下面化合物的优势构象。
C H3 ( C H3)2C H
H C2H5 H
H
CH(CH3)2
(H3C)2HC
CH3 C2H5
CH3 C2H5
H3C CH3
H H
H H
全重叠式
(顺叠式)
CH3
H
H
H
H
CH3
对位交叉式
(反叠式)
CH3
H
CH3
H
H
H 邻位交叉式
(顺错式)
H CH3
H
H H
CH3
部分重叠式
(反错式)
H CH3
H H
C H
H
3
部分重叠式
(反错式)
CH3
CH3
H
H
H
H
邻位交叉式 (顺错式)
丁烷有四种极限构象，其热力学能及动态平衡中各异 构体含量如下：
6
C 3H
1
H
a、e键
结论: 稳定性 —— 顺式 ＞ 反式。
(3)多取代基环己烷： 在确定多取代环己烷的构象时，一般是大取
代基在 e 键上，多个取代基在 e 键上的构象稳定。
CH3
OH
CH3
OH
H3C
反－2，2－二甲基－r-1-环己醇
H3C
练习:
1. 试写出1,4-二甲基环己烷顺反异构体的构象异 构体，并比较其稳定性。
乙烷分子不同构象的能量曲线如下图所示：
E
12.6 kj.mol-1
能
量
-
0
60 120 180 240 300
360
化学物质的构象异构体
化学物质的构象异构体化学物质的构象异构体指的是具有相同分子式、但分子结构不同的化合物。
它们之间的区别在于原子之间的立体排列不同，从而导致其化学性质、物理性质以及生物活性的差异。
构象异构体的存在使得化学合成、药物设计和材料科学等领域中的研究变得更加复杂和有趣。
本文将探讨构象异构体的概念、分类以及相关应用。
一、构象异构体的概念构象异构体是指分子式相同，但空间结构不同的化学物质。
它们的分子内键角、键长以及原子相对位置的差异导致了它们的性质差异。
与构成分子的原子连接方式不同的构象异构体被称为构象異構體。
构象异构体可以存在于有机分子、无机分子和生物分子中。
它们的存在是由于分子中的原子和键的旋转或转位所导致的，这些运动在一定条件下是自由的。
二、构象异构体的分类1. 旋转异构体旋转异构体是构象异构体中最常见的一类。
它们的构象变化是由于分子内单键或双键的旋转导致的。
例如，乙烷和2-丁烯就是旋转异构体，它们的分子式相同，但它们的碳骨架在空间中的排列方式不同。
2. 空间异构体空间异构体是由于分子中的基团不同的立体排列而产生的构象异构体。
这些基团的排列方式在立体化学中被称为构象或者立体异构。
例如，顺-反异构体是指具有相同分子式、但空间结构不同的有机化合物。
此外，环状化合物也常常存在着空间异构体。
3. 键位异构体键位异构体是由于原子之间的键位不同而导致的构象异构体。
例如，溴氯甲烷和氯溴甲烷就是键位异构体，它们的分子式相同，但溴和氯的位置不同。
三、构象异构体的应用1. 药物设计构象异构体在药物设计中扮演着重要角色。
不同构象异构体的药物可能具有不同的生物活性和理化性质。
因此，通过研究药物的异构体，科学家可以优化药物的疗效和安全性。
2. 化学合成有机化学合成中，构象异构体的控制和选择性化学反应是非常重要的。
通过选择适当的反应条件和催化剂，可以合成特定的构象异构体，从而实现有机化合物的高效合成。
3. 材料科学构象异构体的存在也在材料科学中发挥着重要作用。
构型构象异构
环己烷椅式(Chair Form)构象的画法
H 1 H H 6 H H 2 H
H 3 H H 4 H H
H
5
锯架式
纽曼式
工科大学化学
环己烷椅式构象的特点：
1. 有6个a (axial) 键，有6个e (equatorial)键。
2. 有C3对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和2,4,6平 面，两平面间距50pm）
Barton规则：
带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的 参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的 基团尽可能多地取e键的向位。
工科大学化学
其它环的构象
四 元 环
平面式
折叠式
转换能量 E = 6.3 KJmol-1
工科大学化学
五 元 环
信封式 半椅式
哪一个最稳定？并指出其中的构 象异构体和顺反异构体。
σ键可自由旋转(成键原子绕键轴的相对旋转不 改变电子云的形状)
构 象 构象异构体 单键旋转时会产生无 数个构象，这些构象
一个已知构型的分子，仅由
于单键的旋转而引起分子中 的原子或基团在空间的特定 排列形式称为构象。
互为构象异构体（或
称旋转异构体）。
工科大学化学
烷烃分子立体形状表示方法：
实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前; 虚线-键在纸平面后。
3. 有构象转换异构体 。（K=104-105/秒） 4. 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
H
5 251pm
H H
1
H H
4
H H
3
6
H
249pm 2
H H
H
H
250pm
工科大学化学
第 3 章 立体结构化学
52
3.79
-2.6
合成乳酸
18
3.86
0
酒石酸,苹果酸,葡萄糖,氨基酸,氯霉素皆有光学异构现象.
手性分子----实物与镜像不能叠合的分子 手性碳----Chriality
五. 比旋光度
. 比旋光度 [α ]tλ(D) =
α CL
为常用物理常数 :可作定性判断,
唯一可作定量测定的物理常数.
t: 温度 (℃)
CH3 H 非手性
CH3 F
H
B
F
F 非手性
CH3
HH CH3 手性
4 . 交替对称轴——旋转反映轴(补充)：不具旋光性
旋转 360。/n ，作其镜像，与原构型重合，
为 n 重交替对称轴。
Cl
H
H
Cl
Cl
H
HH
Cl Cl
旋转 90。
Cl Cl H H
H H Cl Cl
Cl
H
H
Cl
Cl
H
对映
注：具 n 重交替对称轴往往同时具有对称面或对称中心， 单独具 n 重交替对称轴的分子较少。
总结：具对称中心或对称面的分子：为对称分子，非手性。 具旋转对称轴：可能不与镜像重合，可以是手性分子。 不具任何对称因素的分子不与镜像重合：手性分子。
乳酸： CH3-CH-COOH 不具对称因素，有两光学异构 OH
熔点
PKa (25℃) [α ]15D(H20)
肌肉乳酸
52
3.79
+2.6
发酵乳酸
六. 含一个手性碳原子的化合物
1 ：手性分子的构型表示法
球棍模型（三维立体） 锯架式 透视式 锲型式(视线垂直于 C-C 轴) 投影式
3-构象异构
Li Ligeng
Department of Medicinal Natural Product Chemistry College of Pharmaceutical Science, Hebei Medical University
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室
李力更
1
没有理论上的总结和提高，
H CH3
H3C H
15.9
CH3 CH3
CH3
H3C CH3
18.8 kj.mol-1 3.7
CH3
-
-
0
60 120 180 240 300
360
旋转角度
19
[copy]
20
三、取代的正丁烷体系的构象 一般情况下，当分子中除立体因素外，不
存在其它相互作用的因素（如：偶极作用、氢 键等）时，对位交叉是最稳定的构象。
HH
不相似重叠式(a1c8)
中英文对照名词：
邻位交叉 不相似重叠 部分重叠 相似重叠 全重叠
gauche unlike eclipsed partially eclipsed like eclipsed fully eclipsed
正丁烷构象的能量图
E 能量
H3C CH 3
CH3 CH3
H CH3 H CH3
bond），简称 e 键。 36
环已烷的椅式构象-2
a e
e a
☞ 椅式构象中，6 个 C 原子实际上成 2 个平面， 即相互间隔的 3 个 C 原子在同一平面，另外 3 个 C 原子在另一平面，两个平面间隔约 0.056 nm。
37
环已烷的椅式构象-3
a e
e a
第四章 立体异构
Cl
C CH3
C Br
CH3
C
C H
(E)- 2-氯-1-溴丙烯
(Z)- 2-氯-1-溴丙烯
2. 次序规则
（1）将与双键碳原子直接相连的原子按原 子序数大小排列，原子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数大者为“较优”基 团；若为同位素，则质量高者为“较优”基团。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
H C CH3
这种在有双键或环状结构的分子中，由于旋转受阻 使与双键或环相连接的原子或原子团在空间的排布方式不 同所引起的立体异构现象叫做顺反异构现象。各种异构 体互称为顺反异构，又称几何异构。
2.产生顺反异构的原因和条件
产生的原因：由于双键中的π键限制了σ键 的自由旋转，使得两个甲基和两个氢原子在空间 有两种不同的排列方式。
三、含一个手性碳原子的化合物的旋光异构
1．对映体和外消旋体 H3C
C
CH3 H HO
C
HOOC
H OH
COOH
乳酸的一对对映体（透视式） 对映体：互为实物和镜像关系的异构体叫做对 映异构体，简称对映体。
外消旋体；它们的等量混合物可组成一个外消 旋体，用（±）表示 。外消旋体无旋光性。
2．构型的表示方法
构象的两种表示方法
透视式
H
H H C H H C H H
H C H H H
C H
交叉式
重叠式
纽曼投影式：
H H H H
H H
H H
HH
H H
交叉式
重叠式
交叉式构象为优势构象
乙烷处于交叉式构象时，两个碳 上的氢原子相距最远，相互排斥力最 小，因而内能最低。重叠式构象内能 最高。但二者内能相差仅12.5kJ/mol， 室温时，分子热运动所提供的能量就 能使各个构象相互转化，因而不能分 离出乙烷的某一构象异构体。
异构体和构象的计算--实验报告1
实验三异构体和构象的计算一、实验目的1、掌握异构体的计算；2、掌握过渡态的优化；3、学会计算单分子反应速度常数。
二、实验原理1、化学上，同分异构体是一种有相同的化学式，但结构不同的化合物。
同分异构体分类如图：2、势能等值线曲线上，势能值是相等的。
此图很像一幅山区地图，在两边陡峭的山间有一条小路，称为最小能途径，因为它是能量最低点的联线。
在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。
沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小能途径的垂直方向，则势能急剧上升。
如图：3、反应速度常数的计算：其中C0为浓度因子，对于单分子反应，n=1,无浓度因子。
单分子反应速度常数：))(ex p())(ex p()())(ex p()(ooroor1oBoor1oBRTcHRcSchTkRTcGchTkkmmnmn≠≠-≠-∆-∆=∆-=三、实验内容1、C3NH5两种顺反异构体的比较项目反式顺式分子图能量E(RB+HF-LYP)/A.U.-172.04443-172.04001偶极矩（Debye） 1.9879 1.5957振动频率183.5133316.8863560.7393585.1348867.3007927.1329963.94131033.8495113.7388291.6176556.1533653.8517838.6243920.4298983.25471034.2374∆≠G正=G TS−G R∆≠G逆=G TS−G P∆≠G正=G TS−G R∆≠G逆=G TS−G P∆≠S正=S TS−S R∆≠S逆=S TS−S P∆≠H正=H TS−H R∆≠H逆=H TS−H P分析：由上述计算结果比较可以看出，顺反异构体的总能量、偶极矩、前线分子轨道能量以与振动频率都有较明显的差别。
与顺式异构体相比，反式异构体的能量较低，焓、熵、自由能都较低，说明反式比顺式更稳定，但偶极矩更大。
有机化合物的构造构型和构象
• 分子的结构(structure)是指分子中各原子 间是如何相互结合的，即包括分子中原 子相互连接的顺序和方式，又指分子中 各原子和基团在空间的相对位子即几何 形象。
• 描述分子的结构通常分为三个层次：构 造(constitution)、构型(configuration)和 构象(conformation)。
一、顺反异构
2-丁烯中 的原子在 空间有两 种分布， 不能重合
一、顺反异构
由于π键不能自由旋转，使得与双键相连的四 个原子或基团在空间产生两种不同的排布，是 两个不同的化合物，称为顺反异构体。
环烷烃上由于环不能任意旋转，如果环 上有两个或两个以上带有不同取代基或 原子的碳，则也存在顺反异构体。
旋光异构体的性质 在相同的非手性条件下，旋光异构体的物理性质与化学性 质相同。
名称
熔点/oC
(+)-酒石酸 170
(-)-酒石酸 170
[]25(20%水） 溶解度 pka1 pka2
+12o
139 2.93 4.23
- 12o
• 构造是分子中原子相互连接的顺序和方 式。
• 构造异构是指分子式相同，分子中原子 相互连接的顺序和方式不同。
构造异构体分四种情况： 碳链异构， 官能团异构， 官能团位置异构， 互变异构。
碳链异构或叫骨架异构：是有机化合物中 最普遍的异构现象：
此一类异构最普遍异构体之间数目巨大但物理性 质和化学性质十分接近，一般分离很困难。
顺式
反式
举例
顺-2-戊烯
反，反-2，4-己二烯
反-环丙烷-1，2二甲酸
Z/E标记法 按照原子或基团的大小次序规则，优 先的两个原子或基团位于双键同侧的 为Z式，位于双键两侧的为E式。
有机化学中的构象异构体
有机化学中的构象异构体有机化学是研究碳元素及其化合物的科学，构象异构体是其中一个重要的概念。
构象异构体指的是化学结构一致但空间排列不同的同分异构体。
本文将介绍构象异构体的定义、分类和重要性，并探讨相关的应用领域。
一、构象异构体的定义构象异构体是指化学分子中原子的相对排列方式不同，但它们的键长和键角均保持不变。
换句话说，构象异构体只在原子的空间位置上有所差异，分子的化学性质和分子量是完全相同的。
构象异构体通常由碳原子上的取代基或键的旋转引起。
二、构象异构体的分类1. 旋转异构体：这种异构体是由于键的旋转而产生的。
例如，乙烷存在两种旋转异构体，即反式和顺式。
它们的键角相同，但取代基的位置不同。
2. 键翻转异构体：键翻转异构体是由于取代基之间的自由旋转引起的。
典型的例子是环己烷的椅式构象。
椅式构象可以通过键的翻转在轴对称的平面上进行切换。
3. 空间异构体：空间异构体是由于立体障碍而产生的。
最常见的例子是立体异构体，如顺反异构体和立体异构体。
在这种异构体中，取代基的排列方式不同，分子的立体结构发生改变。
三、构象异构体的重要性构象异构体在许多领域中具有重要的应用价值。
下面是一些典型的应用领域：1. 药物研发：许多药物分子存在构象异构体。
不同的构象异构体可能具有不同的药理学活性，因此药物研发人员需要对构象异构体进行分析和评价。
2. 化学反应：构象异构体可以影响化学反应的速率和选择性。
了解和控制构象异构体的生成对合成有机化合物非常重要。
3. 生物活性：生物大分子如蛋白质和DNA也存在构象异构体。
这些分子的结构变化与生物活性相关，因此研究构象异构体对于理解生命的基本过程至关重要。
四、总结有机化学中的构象异构体是同分异构体的一种形式，指的是分子结构相同但空间排列不同的化合物。
它们的分类包括旋转异构体、键翻转异构体和空间异构体。
构象异构体在药物研发、化学反应和生物活性等领域有广泛的应用。
通过研究构象异构体，我们可以更好地理解和利用有机化学的特性和行为。
有机化学中的同分异构体分子结构的差异和性质的变化
有机化学中的同分异构体分子结构的差异和性质的变化同分异构体是有机化学中常见的现象，指的是分子结构相同但空间构型不同的化合物。
同分异构体的存在使得有机化学家们可以研究和理解分子结构对化合物性质的影响。
本文将探讨同分异构体的分子结构差异以及由此引起的性质的变化。
一、构象异构体构象异构体是同分异构体的一种形式，它们的分子结构相同，但是空间构型不同。
构象异构体的存在主要是由于化学键的自由旋转。
在构象异构体中，化学键的旋转不会破坏分子的键合关系，因此分子结构保持不变。
常见的构象异构体包括顺式异构体和反式异构体。
顺式异构体是指在分子中两个取代基位于同一侧。
这种构象异构体的特点是键角较小，分子有较高的扭转能。
反式异构体则是指在分子中两个取代基位于对立的两侧。
反式异构体的特点是键角较大，分子较为线性。
构象异构体的分子结构差异导致了一系列性质的变化。
例如，在化学反应中，顺式异构体和反式异构体可能表现出不同的反应活性。
此外，构象异构体的物理性质，如熔点、沸点和溶解度，也可能存在明显的差异。
二、式异构体式异构体是同分异构体的另一种形式，它们的分子结构相同，但是化学键的连接方式不同。
式异构体的存在是由于取代基在分子中的位置发生了改变。
常见的式异构体包括链式异构体和环式异构体。
链式异构体是指取代基在碳链上的位置发生了改变。
这种式异构体的特点是主链长度不变，但取代基的位置不同。
环式异构体则是指分子中存在环状结构。
这种式异构体的特点是碳链自身形成了环状结构，取代基以某种方式连接在环上。
式异构体的分子结构差异可能导致性质的变化。
例如，在酮类化合物中，取代基的位置不同可能对反应活性和化学稳定性产生影响。
此外，式异构体的空间排列方式也可能影响其光学活性。
三、立体异构体立体异构体是同分异构体中最为复杂的一类。
它们的分子结构相同，但是空间构型不同且不能通过化学键的旋转或取代基位置的改变来相互转化。
立体异构体主要涉及手性，即分子或离子无法与其镜像重叠。
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
异构体和构象的计算
实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：异构体和构象的计算学生姓名：学号：院（系）：级指导教师：实验日期： 2017.03.13 交报告日期：2017.03.20一、实验目的1.掌握异构体的计算；2.掌握过渡态的优化；3.学会计算单分子反应速率常数。
二、实验原理1.异构体的分类（1）顺反异构：也称几何异构，是立体异构中的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指不饱和烃（包括烯烃、炔烃）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或环的同侧的为顺式异构体，也用 cis- 来表示。
反式异构体:两个相同原子或基团在双键或环的两侧的为反式异构体，也用 trans- 来表示。
如：、。
（2）化学异构：是指原子的连接顺序不同而导致的结构异构。
如：、。
2.势能面势能等值线曲线上，势能值是相等的。
此图中在两边能量高处中间一条最小能途径，因为它是能量最低点的联线。
在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。
沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小能途径的垂直方向，则势能急剧上升。
3．反应速度常数的计算当 n=1 的时候，这个公式代表的结果表示单分子反应速率常数； 当 n=2 的时候，这个公式代表的结果表示双分子反应速率常数。
取n=1，上式可简化如下：))(ex p())(ex p()( ))(ex p()(oo r o o r 1o B o o r 1o B RT c H R c S c h T k RTc G c h T k k m m n m n≠≠-≠-∆-∆=∆-=三、实验步骤1.打开电脑当中的 G09W 软件，新建任务。
2.建设任务，进行计算方法（route section ）、标题、分子所带电荷及自旋多 重度、分子坐标的输入，然后保存为输入文件。
3.从本次实验开始，分子的左边逐渐比较难以书写，可以使用 CHEMCRAFT 软件 将几何构型画出，使用此软件获得该分子的坐标。
异构体和构象的计算
实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：异构体和构象的计算学生姓名：学号：院（系）：级指导教师：实验日期： 2017.03.13 交报告日期：2017.03.20一、实验目的1.掌握异构体的计算；2.掌握过渡态的优化；3.学会计算单分子反应速率常数。
二、实验原理1.异构体的分类（1）顺反异构：也称几何异构，是立体异构中的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指不饱和烃（包括烯烃、炔烃）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或环的同侧的为顺式异构体，也用 cis- 来表示。
反式异构体:两个相同原子或基团在双键或环的两侧的为反式异构体，也用 trans- 来表示。
如：、。
（2）化学异构：是指原子的连接顺序不同而导致的结构异构。
如：、。
2.势能面势能等值线曲线上，势能值是相等的。
此图中在两边能量高处中间一条最小能途径，因为它是能量最低点的联线。
在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。
沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小能途径的垂直方向，则势能急剧上升。
3．反应速度常数的计算当 n=1 的时候，这个公式代表的结果表示单分子反应速率常数； 当 n=2 的时候，这个公式代表的结果表示双分子反应速率常数。
取n=1，上式可简化如下：))(ex p())(ex p()( ))(ex p()(oo r o o r 1o B o o r 1o B RT c H R c S c h T k RTc G c h T k k m m n m n≠≠-≠-∆-∆=∆-=三、实验步骤1.打开电脑当中的 G09W 软件，新建任务。
2.建设任务，进行计算方法（route section ）、标题、分子所带电荷及自旋多 重度、分子坐标的输入，然后保存为输入文件。
3.从本次实验开始，分子的左边逐渐比较难以书写，可以使用 CHEMCRAFT 软件 将几何构型画出，使用此软件获得该分子的坐标。
蛋白的异构体
蛋白的异构体
蛋白质是生物体内最为重要的基本有机物之一，其在生命活动中扮演着重要的角色。
然而，同一种蛋白质在不同的条件下可能会存在不同的结构，这些不同的结构被称为蛋白质的异构体。
蛋白质的异构体可以分为两类：构象异构体和化学异构体。
构象异构体是指同一种蛋白质在不同的构象状态下存在的形态差异，例如蛋白质的原生态和变性态、开环和闭环状态等。
化学异构体则是指蛋白质分子中具有不同化学性质的异构体，例如同一种氨基酸的不同立体异构体或者同一个蛋白质中的不同修饰形式等。
蛋白质的异构体在生物体内具有不同的生化活性、生理功能和代谢途径。
例如，人体内的血红蛋白就存在两种构象异构体：氧合血红蛋白和去氧血红蛋白，它们在氧运输和释放上有着重要的作用。
此外，蛋白质的异构体还可以影响药物的有效性和毒性，因此在药物研发和治疗中具有重要的意义。
尽管蛋白质的异构体研究已经成为生物化学和生物医学领域的
热点问题，但是其复杂性和多样性使其研究难度较大。
未来，我们需要继续深入研究蛋白质的异构体结构、功能和调控机制，为生物医学研究和新药研发提供更多的理论和实验依据。
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❖ b.如果与双键C直接相连的两个原子相同，比较与 这两个原子直接相连的其它原子的原子序数的大 小，原子序数大的为大基团，以此顺延。
❖ c.当与双键C直接相连的原子有重键时，如C=O可 视为C两次与O相连。
（2）次序规则：
❖ 根据次序规则下列基团的大小顺序是：
❖ 5、左旋体（-）：使偏振光的振动平面向左（逆时针方向）偏转的物质l 。
❖ 6、旋光度（α）：旋光性物质使偏振光的振动平面偏转的角度。
二、旋光度和比旋光度
1、旋光度的测定原理旋光性物质使偏振光的振动平面偏转的角度。
旋光度的测定原理示意图如上图，一般光源使用钠光灯（589nm），它发出的为 普通光，通过尼可尔棱镜后变成平面偏振光，偏振光通过旋光性物质溶液后偏振光 的方向发生偏转，由另一个尼可尔棱镜作检偏器，测出读数。
❖ [α] =＋3.79º（乙醇，5%）
三、旋光性和物质结构的关系
• 1、手性分子和对映异构
• 手性是自然界普遍存在的一种现象。
左右手互为实物和镜像的关系
左右手不能完全重叠
• 实物与其镜像不能完全重叠的特殊性质叫做手 征性，简称手性。
• 实验证明，凡是具有手性的分子都有旋光性， 反之，具有旋光性的分子也必然是手性的。
尼科尔棱镜
自然光
偏振光 检偏镜
1、偏振光
尼科尔棱镜
自然光
偏振光
1、偏振光
尼科尔棱镜
自然光
偏振光 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。
2、比旋光度
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。
Z：Zusammen（德文“同”的意思） E：Entgegen（德文“反”的意思）
（1）规则：
❖ 先按照“次序规则”确定双键或脂环碳 所连接的原子或基团的大小顺序，根据 大小不同的原子或基团排列的位置不同 确定构型。
大 a
C=C
b 小
Z- 构型
大 e
d 小
大 a b
小
小e C=C
d 大 E-构型
（2）次序规则：
H CH <
H
C（H、H、H）
H CH
CH3
C（C、H、H）
（2）次序规则：
❖ 根据次序规则下列基团的大小顺序是：
H
H
CH3
CH < CH3
C CH3 < CH3
C CH3 CH3
C（C、H、H） C(C、C、H） C（C、C、C）
（2）次序规则：
❖ 根据次序规则下列基团的大小顺序是：
O
O
O
C OCH3 > C CH3 > H C
C(O、O、O) C（O、O、C）C（O、O、H）
四、顺反异构体的性质
❖ 顺反异构体的化学性质基本相同，只是与 空间排列的有关理化性质有差别。
❖ 反式构型较稳定。 ❖ 生理活性表现不同。 ❖ 例如：反-己烯雌酚活性强（能治疗某些妇
科疾病），顺-己烯雌酚活性弱（不能）。
§13-2 对映异构
❖ 一、偏振光和旋光性
❖
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。
❖ 2、旋光性（光学活性）：物质能使偏振光的振动平面发生偏转的性质。
❖ 3、旋光性物质（光学活性物质）：使偏振光的振动平面发生偏转的物质。
❖ 4、右旋体（+）：使偏振光的振动平面向右（顺时针方向）偏转的物质d 。
下方）的原子或基团在空间的位置不同而引 起的立体异构叫做顺反异构。
二、产生条件
• A. 分子中有阻碍旋转的因素——双键（C=C） 或脂环。
H
H
HOOC
H
HH
COOH H H
H
H
H
顺-1，4-环己二甲酸
（熔点300oC，难溶于水）
H
H
H H
HOOC H
COOH H H
H
H
H
反1，4-环己二甲酸
（熔点161oC， ，易溶于水）
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
t
α
[ α] =
λ ρB×l
v 式中，α为旋光仪所测得的旋光度(°)；
v t为测定时的温度，一般为20℃； v λ为所用光源的波长，常用钠光，波长589.3nm，
CH3 CH3 反-1，3 -二甲基环丙烷
3、命名
• 1、顺-反命名法——
对否？
H
CH3
C=C
Cl
Cl
顺-1，2-二氯-2-丁烯
H
Cl
C=C
Cl
CH3
反-1，2-二氯-2-丁烯
思考：1，2-二氯-2-丁烯 ？
3、命名
• 2、Z-E命名法
当碳碳双键连有4个完全不同的基团时，不 能用“顺”“反”来表示构型的不同。国 际上统一采用Z-E来标记顺反异构体的构 型。
• B. 在被阻碍旋转的碳原子上连有不同的原子 或基团。
三、命名
• 1、顺-反命名法
HOOC
COOH
H
COOH
C=C
C=C
H
H
HOOC
H
顺-2-丁烯二酸
反-2-丁烯二酸
3、命名
• 1、顺-反命名法——2ห้องสมุดไป่ตู้丁烯
H3C
CH3
C=C
H
H
顺-2-丁烯
H
CH3
C=C
H3C
H
反-2-丁烯
3、命名
• 1、顺-反命名法——1，3-二甲基环丙烷
标记为D；
v l为盛液管的长度，单位是dm；
v 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。
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：
第十三章 立体异构
构造异构
同分异构
立体异构
碳链异构 碳架异构
碳环异构 官能团异构 位置异构 互变异构
顺反异构 构型异构
对映异构 构象异构
§13-1 顺反异构
HOOC
COOH H
COOH
C=C
C=C
H
H
HOOC
H
熔点130oC
熔点287 oC
顺-2-丁烯二酸
反-2-丁烯二酸
一、概念：由于双键两侧（或碳环平面上