构象异构体
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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
❖ 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。
• 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——2-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
❖ a.按原子序数大小确定，原子序数大的为大基团， 小的为小基团。
❖ 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：
❖
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 。
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。
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）
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。
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
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，
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：
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
Z：Zusammen（德文“同”的意思） E：Entgegen（德文“反”的意思）
来自百度文库 （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：
❖ [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。
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
❖ 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。
• 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——2-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
❖ a.按原子序数大小确定，原子序数大的为大基团， 小的为小基团。
❖ 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：
❖
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 。
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。
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）
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。
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
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，
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：
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
Z：Zusammen（德文“同”的意思） E：Entgegen（德文“反”的意思）
来自百度文库 （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：
❖ [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。