第07讲顺反异构和构象异构1
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第一节_顺反异构
）当与双键碳相连的为不 饱和基因时，如>C=O，-C≡N等， 则分别看作碳2 次与氧相连，3次 与N相连。例如：
O C (CO、OOH、O) >
H、H)
O CC H(O、>O、H) CH 2OCH (O、
根据上述规则，下列化合物分别命
名为：
H3C
CH 3
CC
H
H
H3C
H
CC
H
CH 3
Z-2-丁烯
时，按原子序数大小排列，原子
序数大者为大基团；同位素按质
量大小排列（如D＞H）。
（2）如与双键碳直接相连的 2 个原子
相同，则向外延伸，比较其次相
连原子的原子序数，依次类推，
以确定原子团的大小次序。
例如：双键碳原子上连有甲基（-
CH3）和乙基（-CH2CH3），与双键 碳直接相连的第一个原子都是碳
反-l，2-二溴丙烯
H
H
H CH 3
CH 3 顺-1，3-二甲基环己烷
环己烷
CH 3
CH 3
H 反-l，3-二甲基
（二）Z、E命名法
顺、反命名法只适用于双键或
环上至
少有一对原子或原子团是相同的情况。 若
双键或脂环碳原子上所连的 4 个原子或 原
子团都不相同，就无法用顺、反命名法 命
名。为克服顺、反命名法的局限性，国
第一节 顺反异构
有机化合物分子中如存在双键或脂环，键的自由旋转就会受到阻碍， 分子中原子或原子团在空间就有固定的排列方式（即构型），从而产生两种 不同构型的化合物。其中一种为顺式，另一种为反式。这种异构现象称为顺 反异构。
H
H
CC
CH 3
H
CC
O C (CO、OOH、O) >
H、H)
O CC H(O、>O、H) CH 2OCH (O、
根据上述规则，下列化合物分别命
名为：
H3C
CH 3
CC
H
H
H3C
H
CC
H
CH 3
Z-2-丁烯
时，按原子序数大小排列，原子
序数大者为大基团；同位素按质
量大小排列（如D＞H）。
（2）如与双键碳直接相连的 2 个原子
相同，则向外延伸，比较其次相
连原子的原子序数，依次类推，
以确定原子团的大小次序。
例如：双键碳原子上连有甲基（-
CH3）和乙基（-CH2CH3），与双键 碳直接相连的第一个原子都是碳
反-l，2-二溴丙烯
H
H
H CH 3
CH 3 顺-1，3-二甲基环己烷
环己烷
CH 3
CH 3
H 反-l，3-二甲基
（二）Z、E命名法
顺、反命名法只适用于双键或
环上至
少有一对原子或原子团是相同的情况。 若
双键或脂环碳原子上所连的 4 个原子或 原
子团都不相同，就无法用顺、反命名法 命
名。为克服顺、反命名法的局限性，国
第一节 顺反异构
有机化合物分子中如存在双键或脂环，键的自由旋转就会受到阻碍， 分子中原子或原子团在空间就有固定的排列方式（即构型），从而产生两种 不同构型的化合物。其中一种为顺式，另一种为反式。这种异构现象称为顺 反异构。
H
H
CC
CH 3
H
CC
药学高职《有机化学》-立体化学基础
C= C
C H3 F
(3).
C H3C H2C H2 C H3C H2
C= C
H C H3
(4).
C H3C H2C H2 (C H3)2C H
C= C
C H3 H
C H3 (5). Cl
C= C H
H C= C H CO O H
19:21
第二节 对映异构
链接 历史的回顾
对映异构现象（旋光异构或光学异构）
酸银（AgNCO）和雷酸银（AgONC）。
1828年 Wǒhler试图使氯化铵溶液与氰酸银反应来制
备氰酸铵，但得到的确却是组成相同，性质不同的尿素。
NH4O C N AgO C N + NH4C l H2NC O NH 2
19:21 氰酸铵
OH
C H3 C6H5
C=N
OH
苯乙酮肟
OH HO
_ ( E ) 苯乙酮肟
:
:
N=N
N=N
_ _ ( Z ) 4 , 4' 二羟基偶氮苯
环状化合物：
H C H3 顺 H C2H5 反 H C H3 C2H5 H
_ _ _ _ 1 甲基 4 乙基环己烷
:
:
( E ) _ 4 , 4'_ 二羟基偶氮苯
_ _ _ _ 1 甲基 4 乙基环己烷
产生顺反异构体的原因： 具有双键的化合物——由于双键不能自由
Байду номын сангаас
19:21
旋转，当双键连有不同的原子或基团时，就会出现两种不 同的空间排布方式，从而产生顺反异构体。 双键上C与N的不同之处是：C 原子连有两个不同的
原子或基团，而N原子只连有一个原子或基团，另一个 sp2杂化轨道是被孤对电子所占据。 环状化合物——把碳环近似的看成一个平面，连在环 碳上的原子或基团就有在环平面的上下之分，从而产生
顺反异构和旋光异构
度α=－4.64°，试计算该糖的[α]。
16.2含有一个手性碳原子的化合物 1.手性与手性分子
手性：互呈实物与镜像关系而不能完全重合的特性 手性分子：与镜像不能重叠的分子称为手性分子
手性分子的判断
对称面：能把分子分成实物与镜像两部分的假
想平面。
对称中心：设想分子中有一点 P，将此点与分子中 任何一个原子或原子团连成一直线，顺此直线反向 延长至等距离处，如接触到相同的原子或原子团， 此点为对称中心。
CH3 CH COOH OH α 羟基丙酸 ( 乳酸 ) 来 源 旋光性 。 + 3.82 。 3.82 。 0
从肌肉中得到的肌肉乳酸 葡萄糖发酵得到的乳酸 酸牛奶中得到的乳酸
同为乳酸，为什么会具有不同的光学性质呢？
生理活性不同（生物体中只利用对映体中的一个） 1.氯霉素 左旋：杀菌作用，可以治疗伤寒病 右旋：几乎没有
（3）生理活性：差别很大，人工合成的雌性激素己烯雌酚
，反式生理活性很高，顺式活性很低。亚油酸和花生四烯
酸有降血脂功能，全部是顺式构型。 • 这种性质上的差异，是由于两者相对应的基团在空间的 距离不同，使基团之间的相互作用力不同，表现在化学稳 定性上，通常反式比较稳定。
16.2 旋光异构
实验事实：
说明：椅式各键协同旋转，中间经历船式。
4、十氢萘的构象
H
7 6 5 8 1 9 10 4 2 3 7 6 5 8
H
1 9 10 4 2 3
H
H
H
H
H
H
反-十氢萘
顺-十氢萘
16.1.2 顺反异构
1、碳碳双键的顺反异构
H C H C CH3 CH3 CH3 C C H CH3 反 2 丁烯
16.2含有一个手性碳原子的化合物 1.手性与手性分子
手性：互呈实物与镜像关系而不能完全重合的特性 手性分子：与镜像不能重叠的分子称为手性分子
手性分子的判断
对称面：能把分子分成实物与镜像两部分的假
想平面。
对称中心：设想分子中有一点 P，将此点与分子中 任何一个原子或原子团连成一直线，顺此直线反向 延长至等距离处，如接触到相同的原子或原子团， 此点为对称中心。
CH3 CH COOH OH α 羟基丙酸 ( 乳酸 ) 来 源 旋光性 。 + 3.82 。 3.82 。 0
从肌肉中得到的肌肉乳酸 葡萄糖发酵得到的乳酸 酸牛奶中得到的乳酸
同为乳酸，为什么会具有不同的光学性质呢？
生理活性不同（生物体中只利用对映体中的一个） 1.氯霉素 左旋：杀菌作用，可以治疗伤寒病 右旋：几乎没有
（3）生理活性：差别很大，人工合成的雌性激素己烯雌酚
，反式生理活性很高，顺式活性很低。亚油酸和花生四烯
酸有降血脂功能，全部是顺式构型。 • 这种性质上的差异，是由于两者相对应的基团在空间的 距离不同，使基团之间的相互作用力不同，表现在化学稳 定性上，通常反式比较稳定。
16.2 旋光异构
实验事实：
说明：椅式各键协同旋转，中间经历船式。
4、十氢萘的构象
H
7 6 5 8 1 9 10 4 2 3 7 6 5 8
H
1 9 10 4 2 3
H
H
H
H
H
H
反-十氢萘
顺-十氢萘
16.1.2 顺反异构
1、碳碳双键的顺反异构
H C H C CH3 CH3 CH3 C C H CH3 反 2 丁烯
顺反异构和对映异构
对称面：有一个平面它可以把分子分割成互为镜像的两半，这个平面就叫对称面。
对称中心：在分子中取一点，画通过该点的任一直线，若在此直线两端有等距离的相同原子或原子团，则该点即为该分子的对称中心。
对映异构的判断
分子中没有对称面，也没有对称中心。 非手性分子 手性分子
三、具有一个手性中心的对映异构构型的表示方法 1、费歇尔( Fischer)投影式 2-丁醇的球棒模型 四面体式 用平面形式表示具有手性碳原子分子的立体模型的式子为Fischer投影式。
R、S标记法
添加标题
按照次序规则，将手性碳原子上的四个原子或原子团按先后次序排列，较优的原子或原子团排在前面。
添加标题
将排在最后的原子或原子团放在离眼睛最远的位置，其余三个原子或原子团放在离眼睛最近的平面上。
添加标题
按先后次序观察其余三个原子或原子团的排列走向，若为顺时针排列，叫做R-构型；若为逆时针排列，叫做S-构型 。
HO
H
CHO
CH2OH
HO
H
CHO
CH2OH
D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛
01
其它的旋光性化合物可与甘油醛相联系而确定其构型。例如：
02
D-（-）-乳酸 L-（＋）-乳酸
这里的D、L表示构型，（＋）、（-）表示旋光方向，旋光性物质的构型与族光方向之间没有对应关系。D-型的旋光性物质中有右旋体。也有左旋体，L-型也是如此。如D-甘油醛是右旋体，而D-乳酸则是左旋体。在一对对映体中，若D-型是右旋体，其对映体L-型必然是左旋体；反之亦然。
外消旋体(由等量的对映体相混合) 和内消旋体都无旋光性。但两者有本质的不同。内消旋体是化合物，是对映异构体的一种。外消旋体是混合物，不是对映异构体，而且可用适当的方法进行拆分，分别得到具有旋光性的右旋体和左旋体。
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
通过C—C单键的转动，一种椅式构象可以转化为另 一种椅式构象(需要能量46 kJ·mol-1)。 上下平面的C交换层次，每一C上的a键和e键互变。
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
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
第一节 有机化学中的构象和顺反异构
H CH3
CH2CH3
H H3C
H
C
D
H CH2CH3
稳定性: D>B >A>C
2021/10/27
优势构象判断的三条规则：
(1)环己烷最稳定的构象是椅式构 象；
(2)环己烷多元取代物最稳定的构象是 ｅ 取代基最多的构象；
(3)有不同取代基时,大的取代基在 ｅ键上的稳定。
2021/10/27
１. 写出反－１－甲基－４－ 乙基环己烷的优势构象
24/25CH3
2、构象异构的特点，环已烷及取代 环已烷的构象分析
构象异构：由于碳碳σ键的自由旋转， 使得碳原子上的原子或基团在空间的排列 不同，所产生的异构现象。
2021/10/27
乙烷分子的构象异构现象
H
H
H
H
H
H
交叉式
2021/10/27
H
H
H
H
H
H
重叠式
H H
H A Eclipsed
H
CH3 CH3
H
H
2021/10/27
HH
C Eclipsed
D Anti
2021/10/27
CH3H
CHH3 H H
CH3 H
H
H
H CH3
C Eclipsed
HCH3
H H
H CH3
B Gauche
2021/10/27
CH3 H
CH3 H
H H
A C
A C
E 0
B
B
D
60 120 180 240 300 360
Br
Br
顺-1，2-二溴乙烯
立体异构
顺 -2-丁烯
反-2-丁烯
顺 -2-丁烯
反-2-丁烯
H3C CH3
顺-1,2-二甲基环丙烷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCH3
CH3
反-1,2-二甲基环丙烷
二、 Z / E命名法
对于双键碳原子上连结有四个不同取代基的烯 烃，不能用顺反式命名。
Z / E构型命名法，以“基团次序规则”为基 础 优先（大）基团在双键的同侧，Z优先（大）基团在双键的异侧，E-
三、顺反异构体在性质上的差异（p56了解）
理化性质不同，生理活性不同 物理性质：
顺 -2-丁烯 bp:＋4℃
❖化学性质：
反-2-丁烯 bp:＋1℃
反丁烯二酸在275℃才有部分反应
第二节 对映异构
一、手性分子和对映异构体 （一）手性和手性分子
手性(chirality):实物与其镜象不能重叠的特性。
HH CC
H3C CH3
顺反异构
产生原因和条件：
（1）分子中存在限制碳原子自由旋转的因素， 如双键或脂环。
（2）不能自由旋转的碳原子，各连有两个不 同的原子或基团时。即a≠b 且 d≠e
a
d
CC
b
e
二、顺反异构的命名方法
（一）顺反命名法
❖相同的基团在双键的同侧，顺式（cis-） ❖相同的基团在双键的异侧，反式（trans-） 如：
CHO H OH
CH2OH
CHO HO H
CH2OH
—OH在横线右端 D-(+)-甘油醛
—OH在横线左端 L-(-)-甘油醛
注：标准的Fischer投影式
❖ 从D型甘油醛 反应 化合物(D型);
❖ 从L型甘油醛
化合物(L型) 。
顺反异构和对映异构
H2C
CH C
CCH 2 CH3
CH3 CH 2 CH3
Z型
可编辑ppt
10
H
CH2 CH3
CC
CH3
H
E型
-I＞-Br＞-Cl＞-SO3H＞-F＞-OCOR＞-OR ＞-OH＞-NO2＞-CCl3＞-CHC12＞-COCl＞ -CH2Cl＞-COOR＞-COOH＞-CONH2＞ ＞-CHO＞-C6H5＞-CHR2＞-CH2R＞-CH3＞ -D＞-H
可编辑ppt
18
可编辑ppt
19
平面偏振光
普通光在所有可能的平面上
振动。
普通光
如果使单色光通过尼可尔( Nicol) 棱镜，只有同棱镜晶轴平行的平面上
振动的光线才可以通过棱镜，因此通
过振这 动种 ，棱 这镜种的只光在线一就 个只 平在 面一 上个 振平 动面 的上光平面偏振光
就是平面偏振光。
可编辑ppt
20
旋光仪
旋光仪示意图
在盛液管中放入旋光性物质后，偏振光将发生偏
转。能使偏振光向右旋转的，称为右旋化合物，用
(+)表示； 能使偏振光向左旋转的，称为左旋化合物
，用(-)表示。
可编辑ppt
21
旋光度
旋光性物质使偏振光旋转的角度称为旋光 度,用α表示.
物质旋光度α的大小与盛液管的长度、溶液 的浓度、光源的波长、测定时的温度、所用 的溶剂的有关。
然的联系。顺式构型不一定是Z构型；反式构 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
《顺反异构》课件
顺式-顺式异构：分子中两个或多个相同或不同的基 团处于同一平面上，彼此之间没有角度
反式异构：分子中两个或多个相同或不同的基团处于 不同平面上
反式-反式异构：分子中两个或多个相同或不同的基 团处于不同平面上，彼此之间没有角度
顺式-反式异构：分子中两个或多个相同或不同的基团 处于同一平面上，但彼此之间存在一定的角度
顺反异构体的稳定性
顺反异构体：分子中具有相同 原子和键，但空间结构不同的 异构体
稳定性：顺反异构体在化学性 质上的稳定性差异
影响因素：分子结构、取代基、 溶剂等
应用：在药物化学、有机合成 等领域有广泛应用
顺反异构在自然界和生物体的存在
顺反异构在自然界中的存在
自然界中存在大量的顺反异构体， 如氨基酸、糖类、脂类等
实例1：苯丙氨酸的合成，通过化学反应，使苯丙氨酸中的苯环和丙氨酸中的羧基发生位置变 化，形成顺反异构体。
实例2：氨基酸的合成，通过化学反应，使氨基酸中的氨基和羧基发生位置变化，形成顺反异 构体。
实例3：糖类的合成，通过化学反应，使糖类中的羟基和醛基发生位置变化，形成顺反异构体。
顺反异构的应用前景
顺反异构在药物研发中的应用
合成原理：利用化学反应中的立体选择性，控制反应产物的立体构型
合成实例：如通过化学反应，将顺式异构体转化为反式异构体，或将反式异构体转化为 顺式异构体
顺反异构的合成步骤
确定目标化合物的结构
选择合适的合成路线
设计反应条件
合成反应
纯化产物
鉴定产物结构
顺反异构的合成实例
顺反异构的合成方法：通过化学反应，使分子中的某些原子或基团发生位置变化，从而形成顺 反异构体。
顺反异构体在自然界中的作用， 如影响生物活性、生物代谢等
(推荐)《有机化学立体异构》PPT课件
7.8g / 100mL
熔点：
300℃
130℃
立体结构：
H COOH CC
HOOC H
HOOC COOH CC
HH
3
分子式相同，原子或原子团的排列顺序也相同， 但分子中原子或原子团在空间的排布不同，即 构型不同。这样的立体异构称为顺反异构。 相同或相似的基团处于双键的同侧称为顺式(cis) 构型，处于异侧的称为反式(trans)构型。
COOH
Br H C H Br
Cl H
CH3
CH3
D
H H
OH Cl
COOH
E
H H
OH OH
C6H5
COOCH3
46
29.7KJ.mol -1
椅式 优势构象
船式
42
结构异构
碳链异构 位置异构
（构造异构） 官能团异构
同 分
酮式-烯醇式互变异构
异
顺反异构
构
对映异构 构型异构
立体异构
（旋光异构）
构象异构
43
1、具有n个手性碳原子的化合物，能产生
旋光异构体的数目为： （ B）
A、至少2n个 C、一定有2n个 E、多于2n个
NR
H
ONO O
H
SN
O
镇静作用
O
强烈致畸作用
8000海豹肢畸形 28
四、费歇尔(Fischer)投影式 “横前竖后”
COOH H C OH
CH3
COOH
H
OH
CH3
COOH
CH3
H
CH3
HOOC H
OH
OH
29
五、旋光异构体构型的标记 （一）D/L构型标记
有机化学的立体异构
19:46
实验十一 葡萄糖的旋光度测定
• 【实验目的】 认识旋光仪的构造，正确使用旋光仪 • 【实验原理】 葡萄糖分子结构中有多个不对称碳原子，具有旋 光性，为右旋体。一定条件下的旋光度是旋光性 物质的特性常数，测定葡萄糖的比旋度，可以鉴 别药物，也可以反映药物的纯杂程度。 • 【实验用品】 WZZ—2B自动指示旋光仪，100ml量瓶，小烧杯， 胶头滴管，玻棒，蒸馏水，分析天平，氨试液， 葡萄糖 (C6H12O6· H2O)
19:46
平面偏振光通过旋光性物质振动方 向改变
如下图：
起偏镜 检偏镜 旋光度
光源
尼可尔棱镜
盛液管
尼可尔棱镜
19:46
平面偏振光通过旋光性物质振动方 向改变
如下图：
19:46
左旋体和右旋体
• 把能使偏振光的振动平面按逆时针方向旋 转的旋光性物质叫左旋体；向顺时针方向 旋转的叫右旋体。通常用“”或“－”表 示左旋；用“d”或“+”表示右旋。
19:46
对映异构体和手性碳原子
• 凡是手性分子，必有互为镜象的构型。互 为镜象的两种构型异构体叫做对映体，一 对对映体的构造相同，它们在结构上的差 别仅在于空间的排列方位不同，因此它们 是立体异构体，这种立体异构叫做对映异 构体。 • 而与不同的四个基团连接的碳原子叫做手 性碳原子（用C*表示）。
19:46
第一节 顺反异构
• 顺反异构 的定义 分子构造相同，只是由于双键旋转受 阻而产生的原子或基团的空间排列方式不 同，所引起的异构叫做顺反异构 。 • 例如，2-丁烯的两个甲基（或两个氢原子） 被固定在双键的同侧或异侧。
CH3 C C CH3
H
19:46
H
同侧
构象异构
Ⅳ
H H
ⅤH
Ⅵ
H H
H3C H
CH3
对位交叉式
优势构象
H 大基团彼此相距 越远越稳定
《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第七讲 (76-04有机化学》
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练习1： 练习 ：写出优势构象和最不稳定构象的纽曼投影式 ①(CH3)3C—C(CH3)3 CH3 CH3 H3C 优势 构象 H C CH3 3 CH3
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4、取代环己烷的构象 、 键比连a键稳定 （1）一取代环己烷，连e键比连 键稳定 ）一取代环己烷， 键比连 H H 1 R 基团越大， 键取代构象越多 键取代构象越多。 基团越大，e键取代构象越多。 基团 e式占比例 式占比例 —CH3 95% —CH(CH3)2 97% —C(CH3)3 99.99%
优势构象？ 优势构象？
椅式构象(99.9%) 4 5 6 3 4
07-3 环己烷椅式船式比较
船式构象 5 6 2 4 1 65 1
4 5
6 2 3 2
4 1
2 1 3 纽曼投影式 5 6 3 2
1 3 环己烷的椅式 构象称为—— 构象称为—— 无张力环
C2和C3、C5和 和 、 和 椅式构象 C6的H处于交叉 的 角张力 无 处于交叉 式，C1和C4的H 和 的 无扭转张力 彼此远离。 彼此远离。
R 1
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（2）多取代环己烷的构象 ） ①e键连接基团越多越稳定 键连接基团越多越稳定 顺-1,2-二甲基环己烷 二甲基环己烷 如：反-1,2-二甲基环己烷 二甲基环己烷 CH3 CH3 2 1 CH 2 1 CH 2 1 3 3 CH3 CH3 如不能都连在e键上 大基团连在e键上更稳定 键上， 键上更稳定。 ②如不能都连在 键上，大基团连在 键上更稳定。 甲基-4-叔丁基环己烷 如：顺-1-甲基 叔丁基环己烷 甲基 C(CH3)3 4 4 (CH3)3 C 1 1 CH3
第七章 立体化学
当最小基团在竖向时，其它三个基团的优先次序按顺时
针排列的，则为R型（不变），如按逆时针排列的，则
为S型（不变）。
OH>COOH>CH3 COOH HO CH3 "H"在横向 OH/COOH/CH3顺时针 变"S": (S)-2-羟基丙酸 （S）-(+)-乳酸 H HO H "H"在纵向 OH/COOH/CH3逆时针 不变"R": (R)-2-羟基丙酸 （R）-(－)-乳酸 COOH CH3
相同的沸点、熔点、溶解度等，化学性质也基
本相同，很难用一般的物理化学方法区分。 对平面偏振光的作用不同：一个使光右旋，称 右旋体(+)；一个使光左旋，称左旋体(－)。它 们使光旋转的角度相同。因此对映异构也称旋 光异构。物质使平面偏振光旋转的性质称为旋 光性或光学活性。
二、偏振光和比旋光度
光是一种电磁波，它振动着前进，振动方向垂直 于前进方向。
COOH H OH H OH COOH
COOH COOH HO H H OH H OH HO H COOH COOH 对映体
存在对称平面， 无手性。
有手性中心，但无手性的化合物称为内消旋化（meso）合物
六、环状化合物的对映异构
环状化合物的对映异构比较复杂，往往顺反异构和 对映异构同时存在。 1,3-环丙烷二甲酸
Br
Br
H H3CH2C CH3
（S）
Br
H3CH2C
Br
CH3 H Br
（R）
2、烯烃的加成
Br Br
Br Br
C C
Br
C C
Br
Br
生成一对对映体
Br
顺反异构体的构型
顺反异构体的构型
顺反异构体指的是同一个分子中，由于化学键的旋转而形成的不同构型。
顺式异构体指的是在相邻的两个取代基位于同一侧的构型，而反式异构体则是相邻的两个取代基位于相反侧的构型。
顺反异构体的构型对于化学性质和生物活性的影响非常重要。
例如，由于取代基之间的靠近或远离程度不同，顺反异构体具有不同的空间结构，因此它们的反应性能和亲和力也会有所不同。
此外，对于一些药物分子而言，它们的活性通常与其构型有关，因此在进行药物研究时，需要对顺反异构体进行分离和鉴定，以便更好地控制其药效和毒副作用。
总之，顺反异构体的构型对于理解化学和生物学现象、以及开发新药物具有重要的意义。
- 1 -。
立体化学
2. Cis-trans isomers caused by cyclic structure
三,构型异构中的对映异构和非对映异构
1. 含一个手性碳原子的分子
4.1 Chirality carbon --- a carbon bonded to four different groups
生活中的一些手性物体
三,构型异构中的对映异构和非对映异构
1.4 构型的表示方法 (R and S system)
CH3 H Cl OH S H HO H2N CH3 H R H S CH=CH2 COOH
S Br R R
H H
H OH F CH2C6H5
S
CH2CH3
A. (2S,3S)-3-chloro-2-pentanol B. (2R,3S)-3-amino-4-penten-2-ol C. (2S,3R,4R)-2-bromo-4-floro-3-hydroxy-5phenylpentanoic acid
旋光仪(polarimeter) 旋光仪
三,构型异构中的对映异构和非对映异构
3. 分子的对称性和对称因素
3.1 对称面 σ --- 某一平面将分子分为两半,就象一面镜子,实 某一平面将分子分为两半,就象一面镜子, 一半)与镜象(另一半)彼此可以重叠, 物 ( 一半 ) 与镜象 ( 另一半 ) 彼此可以重叠 , 则 该平面是对称面. 该平面是对称面.
第四章
立体化学
Stereochemistry
一,同分异构现象
碳链异构 构造异构 官能团异构 constitutional 位置异构
同分异构 isomerism
立体异构 Stereo-
顺反异构 构型异构 configurational 对映非对映异构 单键旋转异构 构象异构 conformational 叔胺翻转异构
化学有机顺反异构
化学有机顺反异构
哇塞，一听到“化学有机顺反异构”这个词，是不是感觉有点懵？嘿嘿，我一开始也跟你们一样呢！
先让我来给你们讲讲啥是顺反异构吧。
就好像我们排队，大家都朝着一个方向站得整整齐齐，这就是“顺”；可要是有人非得跟别人反着站，这就成了“反”。
在有机化学里，分子里的那些原子呀，它们的排列方式也有这样的情况。
比如说，有个叫2-丁烯的家伙。
要是两个相同的原子或者基团在双键的同侧，那就是顺式；在双键的两侧，那就是反式。
这就好比两个人，一个总是跟你站在同一边，另一个老是和你对着干，能一样吗？
我还记得上化学课的时候，老师在黑板上画着那些分子结构，一边画一边给我们解释。
“同学们，好好看啊，这可重要啦！”老师的声音在教室里回荡。
我同桌悄悄跟我说：“这也太难懂啦，我都快晕啦！”我瞪了他一眼，说：“你认真点儿，这多有意思呀！”
后来做练习题的时候，好多同学都做错了。
大家都在那抱怨：“哎呀，这顺反异构怎么这么复杂呀！”可我就不信这个邪，我使劲琢磨，终于搞明白了。
再想想，这顺反异构不就跟我们生活中的选择一样吗？有时候我们顺着大流走，有时候又想反着来，走出自己的独特道路。
你们说，化学是不是特别神奇？有机化学里的顺反异构，就像是一个小小的迷宫，等着我们去探索，去找到正确的出口。
难道我们不应该努力去弄清楚它吗？
我觉得呀，化学里的这些知识虽然有时候让人头疼，但只要我们用心去学，就一定能发现其中的乐趣和奥秘！。
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——大基团相距越远，构象越稳定。
①(CH3)3C—C(CH3)3
CH3
优势 H3C
CH3
构象 H3C
CH3
CH3
最不稳 定构象
HH33CC
CHC3H3 CCHH33
②CH3CH2CH(CH3)—CHBr2
H
HH
优势 Br
构象 H3C H
Br 最不稳 C2H5 定构象 H3BCr
CB2Hr 5
3、环己烷的构象
53
1
6
4
2
(E)-2,4-二甲基-1,4-己二烯
H12H 5
C=C
34
C=C
CH3
H
H
(1Z,3Z)-1-苯基-1,3-戊二烯
注意：当书写格式能 够判明构型时，命名 应标明构型。
3、环烷烃的顺反异构和命名
(1)限制旋转的因素——C环
(2)环中至少有两个C各自连有不同的基团
CH3 CH3 顺-1,2-二甲 CH3
否则，为E。
顺/反和Z/E是两种命名法则，无必然联系。
H3C Cl
C=C CH3
Cl
顺-2,3-二氯-2-丁烯 (Z)-2,3-二氯-2-丁烯
H3C Cl
C=C C2H5
Br
(Z)-2-氯-3-溴-2-戊烯
顺-2-氯-3-溴-2-戊烯×
H H
12
C=C
C3 H43
C=C
H5
H
CH3
(E)-2-甲基-1,3-戊二烯
通过C—C单键的转动，一种椅式构象可以转化为另 一种椅式构象(需要能量46 kJ·mol-1)。 上下平面的C交换层次，每一C上的a键和e键互变。
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
07-2 由乙烷斯陶特模 型看扭转张力
(1)构象异构体有无数个，只研究其中有代表性的几个。
(2)C–C转动所需能量10-40kJ·mol-1，室温下分子热运 动能量80kJ·mol-1。所以，构象异构体一般难于分离。
(3)研究构象异构体主要是比较各式稳定性的差异， 找出最稳定的构象——优势构象。
2、丁烷的构象
1 ＞4
1 CH3
CH3
练习2：写出下列化合物最稳定的构象式
①异丙基环己烷
②顺-1-甲基-2-异丙基环己烷
CH(CH3)2
CH3 CH(CH3)2
√③反-1-甲基-2-异丙基环己烷
④反-1-乙基-3-叔丁基环己烷
CH(CH3)2
C(CH3)3
CH3
C2H5
5、其它环烷烃的构象
07-8 环丙丁戊烷
转的因素，如：双键
HH
H 把分子
CH3
②每个双键C，各 自连有不同的基团
旋转1800
= H
H
C=C
C2H5 H
H
H
H C=C C2H5
2、烯烃顺反异构体的命名
顺/反命名法：两个相同基团在同侧，称为“顺”，异 侧称为“反”。(仅适用于简单结构)
H CH3
C=C
H CH3
H Cl
C=C
Cl H
顺-2-丁烯 反-1,2-二氯乙烯
环己烷椅式构象中的12个C—H键，分为两种
07-6
①垂直于平面的——直立键(a键)
环己烷a键和e键
②与平面呈19.50夹角的——平伏键(e键)
＊环4 己烷2椅6 式构象的画法
5 3
1
▼
▼ ▼
▼
▼
▼
▲3 ▲5
1▲ 109.50
▲ 4 ▲▲62
船式构象 是两种椅 式构象互 变的中间 过渡状态
椅式构象的转化： 07-7 环己烷a键和e键的转换
(二) 顺反异构
1、什么样的结构能产生顺反异构？
CH3–CH=CH–CH3 2-丁烯
H CH3
C=C
H CH3
顺-2-丁烯
H CH3
C=C
CH3 H
反-2-丁烯
产生顺反异构
mp：-151.4℃
mp：-136.0℃
07-1
= 的必要条件
沿键轴
丁烷的旋转
CH3 CH3旋转1800 CH3 H
①分子中存在限制旋 H–C—–C–H H–C—–C–H
2-氯-3-溴丁烷
①aBHr
CcbHaC3 l bH
②aCBalr
H b
b
Cc H3 Cc H3
③aCHl
c CbHH3 b aBr
Ba r
④
Hc 3C aCl
b b
H H
CcH3
H
CcH3
CcH3
(2S,3S)
(2R,3S)
(2R,3R)
(2S,3S)
②和①是 非对映体
③和①是 ④和①是
对映体
同一物质
顺环②-3烷最②③C-甲l烃早第重基碰(一键顺-面原 相1反-乙；子 当异C基③相 于构2反？–H-先同 几C3体5--H小时个氯)命2后，相C-r名H-大依同环3的＞；次原戊编–④类子醇C号顺推。H原3、。则–ZC：、–CHH①RC5式l官＞优能–CC先团–。HHH优1 先；C
–CH=反C-H22,顺＞-–5C-二H2甲CH基3-顺–-C-33–--氯C氯-＞r-环–C戊–H醇
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
4
3
5
2
6
1
32 1 65
C2和椅C式3、构C象5和 C6的无H角处张于力交叉 式彼，此无C远扭1离转和。张C4力的H
C2船和式C3构、象C5和 C6无的角H处张于力重 叠 的有式H扭彼，转此C张1对和力头C。4
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
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
练习2：用R/S表明下列酒石酸的构型，说明哪一个 是内消旋体？哪两个是对映体？
COOH
HOa
CbOOH
H
Cc bCOOH
cC
H OaH
a HO
HH c OH CbOOH
A
B
b H Cc OaOOHH H c bCOOH
OaH
C
(2S,3S)
(2R,3S)
COOH H OH H OH
COOH
(2R,3R)
97%
99.99%
(2)多取代环己烷的构象
①e键连接基团越多越稳定
＞ 如：反-1,2-二甲基环己烷 顺-1,2-二甲基环己烷
＜ CH3
21
2 1 CH3
CH3 2 1 CH3
CH3
CH3
②如不能都连在e键上，大基团连在e键上更稳定。
如：顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
4 (CH3)3 C
C(CH3)3
(Z)-2-丁烯 (E)-1,2-二氯乙烯
H CH3
C=C
CH2CH3 CH3
顺-3-甲基-2-戊烯
(E)-3-甲基-2-戊烯
Z/E命名法：IUPAC系统命名(适用于所有结构)
①根据“次序规则”比较基团的大
a c
C=C
b d
小 I＞Br＞Cl＞F＞O＞N＞C＞H ②若a＞c、b＞d或者a＜c、b＜d，为Z；
稳定性 不稳定 稳定 不稳定 稳定
07-10 环18烷
构象应用举例——内消旋酒石酸的对称因素
COOH
COOH
H OH H OH
COOHH OH
COOH H 07-11 重叠式内消 旋酒石酸
OH 全重叠式
i
.HO H
COOH COOH
H OH
全交叉式 07-12
交叉式内消 旋酒石酸
H
CH3
Br
② CBlr
CH3 CH3
③ CHl
H Br
④
H3C Cl
H H
H
CH3
CH3
练习2：用R/S表明下列酒石酸的构型，说明哪一个 是内消旋体？哪两个是对映体？
COOH
HO
COOH
C H COOH
CH OH
HH OH HO COOH
A
B
COOH H OH H COOH
OH C
练习1：用R/S标构型。说明②③④和①是什么关 系——对映体、非对映体、同一物质。
教学 要点
1、顺反异构产生的条件 2、烯烃、环烷烃顺反异构的命名 3、乙烷、丁烷的交叉式和重叠式构象 4、环己烷的椅式和船式构象 5、环己烷椅式构象中的a键和e键 6、取代环己烷构象的稳定性