3有机化合物的构造、构型和构象解析

此一类异构与骨架
异构比较类似，异 CH3
构体数目较多，异
CH3
CH3
构体化学性质和物
CH3
O
理性质相近，分离 Br
Br
较为困难，但比骨
COOH
O
架异构分离要稍容
COOH
易些。
官能团异构可以将其排列为第三。如相同 碳数醇与醚、醛和酮、酸和酯等：
此一类异构由于是官
能团的差别，所以就 导致异构体之间化学
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。
CH3OCH3 CH3CH2OH
和物理性质差别较大，
分离十分容易。 实 CH3CH2CHO CH3COCH3
际上你可以将这种异
构看作是一种官能团 位置移动到一个极点
CH3CH2COOH CH3COOCH3
时发生特殊现象，比
如醇可以看作是氧原 CH3COCl ClCH2CHO
子移动到一端的结果，
醛是羰基移动到一端
同分异构
构造异构
立体异构
碳
官
链
能
（骨 团
架） 位
异
置
构
异
构
官 互 构象 能 变 异构
构型 异构
团异
异构
顺
光
构
反
学
异
异
• 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。
顺反标记法 如果两个相同的原子或基团在双键平 面或环平面的同侧称为顺式，在不同 侧为反式。
A
A
CC
B
B
顺式
A
B
CC
B
A
反式
举例
C2H5
CH3
CC
Hale Waihona Puke Baidu
H
H
顺-2-戊烯
CH3 C H
H
C
H
CC
H
CH3
反，反-2，4-己二烯
H COOH
HOOC H
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。
第3章
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)。
• 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。
• 对于一个已知分子，可以根据分 子中各原子的成键方式进行判断；
• 对于一个未知分子，可以如X射 线衍射等物理手段进行测量。
举例 乙烷 碳SP3杂化 四面体结构
Ethane
为什么要研究有机分子的构型？
分子的几何形象对于分子的化学及物 理性质的影响是非常惊人的
碳原子本身，可以彼此结合形成不 同的同素异形体，如无定型碳、石墨、 金刚石和近来发现的足球烯，由于具有 不同的几何形象，因此具有完全不同的 性质，外观分别为黑色粉末至块状、暗 灰色片状、无色透明和黄色的晶体。
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。
CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
CH3
CH3 CH3
CHO
CHO
官能团位置异构应该说在各种异构现象中 以出现的频率排座次它应居第二位，仅次
于骨架异构。
顺反异构产生条件
• （1）分子中存在不能自由旋转的π键或环 平面；
• （2）双键两个碳原子上必须是不同的原子 或基团
• （3）环上必须有两个或两个以上带有不同 取代基或原子的碳。
A
A
CC ≡
B
B
A
B
CC
B
A
A
C
CC ≡
A
D
A
D
CC
A
C
判断下面两个化合物是否存在顺反异构？
顺反异构体的标记方法
• （1）顺反标记法 • （2）Z/E标记法
呈实物和镜象相对映，但是不能重合
如果一个分子和它的镜象不能重合，称该分子为手性分子。
Handedness is important in organic chemistry and is crucial in biochemistry, where carbohydrates, amino, nucleic acids, and many other naturally occurring molecules are handed.
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 C
H
CH3 C
H
bp(℃)
4
mp(℃) -139
CH3 C
H
H C
CH3
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。
• 互变异构是一种平衡，属于一种客观存在， 在具体化合物的化学和物理性质方面没有区别。 就两种异构体。不能分离，可以检测出。
有机化合 物的构型异构
构型(configuration)是指分子中各 原子和基团在空间的相对位置
是分子结构体现的一种表观 现象， 即分子的几何形象。
能否知道一个有机分子的构型？
OH
CH3C CCOCH3 H
烯醇式
关于构造异构：
• 前三种异构的突出特征有：①异构体没有数目 限制，碳数越多，异构体数目就越多。②异构 体之间物理和化学性质相近但有差异，分离困 难。③ 异构体之间难以通过简单的化学或物理 方法相互转变。所以，一般没有专门的章节去 叙述它们。但要注意有些异构体并不能明确分 出它们属于哪一种异构，有时候是几种异构体 的混合。如：环己烷和己烯，他们既可以说是 官能团异构也可以说是碳链异构。
等。
• 互变异构是一种动态异构，两种异构体通过官 能团的改变，使两个异构体迅速地相互转化构 成处于动态平衡的混合物，称为互变异构。这 两个异构体称为互变异构体。一般出现在溶液 中是个平衡，不能分离出来，但仪器可以检测 出来。如：
O CH3CCH2COOEt
酮式
OO CH3CCH2CCH3
酮式
OH
CH3C CCOOEt H 烯醇式