环烷烃的顺反异构对映异构.
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第九章 环烷烃的顺反异构对映异构
• 环烷烃按碳原子数可分为环丙烷、环丁 烷、环戊烷和环己烷等。环烷烃分子中 碳原子是SP3杂化，碳环不可能在同一平 面上，判断二取代环烷烃顺反异构时， 假定环中碳原子在同一平面上，二个取 代基在环平面同侧叫顺式，异侧叫反式。
对映异构（具有手性特征的光学异构）
• ·光学异构（对映异构）： 是立体异构的一种，分子的构造相同，
• D型为拉丁文Dexter,右 • L型为拉丁文Laevus,左
• 这样旋光方向和构型联系起来，也即D（ + ） － 甘 油 醛 ， 它 的 对 应 体 L-(-)- 甘 油 醛。其他化合物的构型以甘油醛的构型 为参照标准，在保持手性碳构型不变中， 可由D型甘油醛转化来的化合物就是D型，
• 可由L型甘油醛转化来的化合物就是L型。
• B、 不能在纸面上转动90º或270º。
• 在手性碳原子连接的四个原子或基团中， 任选一个原子或基团，使它在投影式中 的位置保持固定不动，然后顺时针或反 时针方向，依次调换其余三个原子或基 团的位置，这样得到的投影式，都表示 同一构型。
• 将一个投影式中手性碳原子所连接的任 意两个原子或基团，位置互相交换偶次，
• 在有机化合物中有一类化合物化学组成 和构造相同，但由于基团在空间伸展方 向不同，造成两个甚至更多的的化合物。
• ·手性碳原子（不对称碳原子）：
• 与四个不相同的原子或基团相连的碳 原子叫做手性碳原子（不对称碳原子）。 用C*表示。
• 手性分子（不对称分子）：含有不对称 碳原子的分子叫做～。 P
• 分析分子中有无对称元素。若分子中没有对称 面也没有对称中心，一般为手性分子，具有旋 光性；否则为非手性分子。
•
• 1 对称面（Plane of symmetry）：如果假想一 个平面将分子一分为二切开，两部分互为镜像， 这个平面就成为该分子的对称面，用σ表示。 有对称面的分子一定是非手性分子，没有旋光 性。
D-（+）－甘油醛
D-（-）－甘油酸
• 与甘油醛相关联的手性化合物都可用D/L 来标记。此种命名法主要对葡萄糖、氨 基酸类化合物。适用范围有限。
• 与甘油醛不相关联的手性化合物就不可 用D/L法来标记只能用IUPAC规定的R/S 法来标记。
• R/S构型标记法(绝对）规定：
• A、首先按次序规则确定与手性碳原子连 接的四个不同的原子或基团a,b,c,d的先后 次序（排大小）a>b>c>d ‘>’表示“优先 于”
• 模型、透视式和Fisher投影式，三者是 等价的。
模型：
透视式：
• 这是上边模型对应的甘油醛的透视式。
虚线表示与手性碳相连的原子在纸平面 的后面，楔形线表示与手性碳相连的原
子在纸平面的前面。透视式不便于表示
含多个手性碳化合物的构型，普遍使用 的是Fisher投影式。
Fisher投影式：
• 规定：“横前竖后”的立体构型概念， 一定要记住。
但分子中原子的空间排列方式不同，当 碳原子与四个不同的原子或基团相连时， 就会有两种不同的空间排列方式，即两 种构型异构体，称为对映异构体（光学 异构体）。对映异构体是两个化合物。
• ·1 手性：
• 两个物体互为镜像，却不能完全重合， 这两个物体就具有手性特征。如同人类 的左右手关系，左右手互为镜像，但却 不能完全重合。
得到的投影式与原来投影式都表示同一 构型。
• ⅰ与 ⅲ表示同一构型。 • 通过上述方法，可以从若干个Fisher投
影式式中，判断那些代表同一构型化合 物，那些是不同的化合物。 • • 4、 手性化合物的构型标记：
• D/L构型标记法(相对构型）：
• 下面是甘油醛的一对对应体，一个使偏 振光偏振面向右旋转某个角度，是右旋 体，用（+）表示；另一个是左旋体，用 （-）表示。
• 即横键伸向纸平面前方原则，竖键伸向 纸平面后方原则，投影在纸平面上，得
到的平面式叫Fisher投影式。横竖两条相 互垂直的直线交点代表手性碳原子，位 于纸面上。
• 通常：将主链放在竖键上，并且把命名 时编号最小的碳原子写在竖线上端。
• 应用Fisher投影式应注意：
• A 、 可 以 在 把 投 影 式 纸 面 上 转 180º 不 能离开纸面翻转180º。
•
• 注意： 构型和旋光方向是两个不同的概念。 • 构型： 是分子中原子在空间的排列。 • 旋光方向：是旋光仪对手性化合物进行测定
的结果。
• （+）、（-）代表的是旋光方向，但不能 代表哪一个构型，从旋光方向上无法判断分子 构型。
•
• 假定： 在Fisher投影式中，具有上述 （Ⅰ）结构，羟基在手性碳的右边的为D 型甘油醛，具有（Ⅱ）结构，羟基在手 性碳的左边的为L型甘油醛
• ·手性化合物的特点： • 结构：镜像与实物不重合。 • 内能相同（左、右旋）
• 物理性质与化学性质在非手性环境中相 同，在手性环境中有区别。
• 旋光能力相同，但旋光方向相反。
• 3. 手性分子构型表示法
• 构型是表示分子中原子或基团在空间 的排列，手性分子构型就是表示手性碳 原子相连的四个原子或基团在空间的排 列。它的表示方法有：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• ·2 对称中心（center of symmetry）:假 想分子中有一个点，如果离中心相等距 离遇到相同原子或原子团。该中心点就 是该分子的对称中心，用i表示。
• 对称分子
• ·凡具有对称面或对称中心任一对成元素 的分子就属于对称分子，没有手性。
• ·通常如果分子中只有一个原子连接有四 个不同的基团或原子，该分子一定是手 性分子，没有对称因素。连接四个不同 基团或原子的原子称为手性中心、一般 是碳原子，但也可以是N、P、Si As等。
• ·手性化合物的光学特性
• 必须清楚的几个概念：
• 物质是集合、宏观概念，分子是单体、 微观概念。
• 由一种构型的手性分子组成的物质有旋 光性。
• 手性分子组成的物质不一定有旋光性
• 2．手性和对称性
• 判断分子有无手性的方法有：
• 用模型摆出分子构型和它的镜像，若物 象不重合，则为手性分子具有旋光性； 若物象重合，则不是手性分子也不具有 旋光性。
• 环烷烃按碳原子数可分为环丙烷、环丁 烷、环戊烷和环己烷等。环烷烃分子中 碳原子是SP3杂化，碳环不可能在同一平 面上，判断二取代环烷烃顺反异构时， 假定环中碳原子在同一平面上，二个取 代基在环平面同侧叫顺式，异侧叫反式。
对映异构（具有手性特征的光学异构）
• ·光学异构（对映异构）： 是立体异构的一种，分子的构造相同，
• D型为拉丁文Dexter,右 • L型为拉丁文Laevus,左
• 这样旋光方向和构型联系起来，也即D（ + ） － 甘 油 醛 ， 它 的 对 应 体 L-(-)- 甘 油 醛。其他化合物的构型以甘油醛的构型 为参照标准，在保持手性碳构型不变中， 可由D型甘油醛转化来的化合物就是D型，
• 可由L型甘油醛转化来的化合物就是L型。
• B、 不能在纸面上转动90º或270º。
• 在手性碳原子连接的四个原子或基团中， 任选一个原子或基团，使它在投影式中 的位置保持固定不动，然后顺时针或反 时针方向，依次调换其余三个原子或基 团的位置，这样得到的投影式，都表示 同一构型。
• 将一个投影式中手性碳原子所连接的任 意两个原子或基团，位置互相交换偶次，
• 在有机化合物中有一类化合物化学组成 和构造相同，但由于基团在空间伸展方 向不同，造成两个甚至更多的的化合物。
• ·手性碳原子（不对称碳原子）：
• 与四个不相同的原子或基团相连的碳 原子叫做手性碳原子（不对称碳原子）。 用C*表示。
• 手性分子（不对称分子）：含有不对称 碳原子的分子叫做～。 P
• 分析分子中有无对称元素。若分子中没有对称 面也没有对称中心，一般为手性分子，具有旋 光性；否则为非手性分子。
•
• 1 对称面（Plane of symmetry）：如果假想一 个平面将分子一分为二切开，两部分互为镜像， 这个平面就成为该分子的对称面，用σ表示。 有对称面的分子一定是非手性分子，没有旋光 性。
D-（+）－甘油醛
D-（-）－甘油酸
• 与甘油醛相关联的手性化合物都可用D/L 来标记。此种命名法主要对葡萄糖、氨 基酸类化合物。适用范围有限。
• 与甘油醛不相关联的手性化合物就不可 用D/L法来标记只能用IUPAC规定的R/S 法来标记。
• R/S构型标记法(绝对）规定：
• A、首先按次序规则确定与手性碳原子连 接的四个不同的原子或基团a,b,c,d的先后 次序（排大小）a>b>c>d ‘>’表示“优先 于”
• 模型、透视式和Fisher投影式，三者是 等价的。
模型：
透视式：
• 这是上边模型对应的甘油醛的透视式。
虚线表示与手性碳相连的原子在纸平面 的后面，楔形线表示与手性碳相连的原
子在纸平面的前面。透视式不便于表示
含多个手性碳化合物的构型，普遍使用 的是Fisher投影式。
Fisher投影式：
• 规定：“横前竖后”的立体构型概念， 一定要记住。
但分子中原子的空间排列方式不同，当 碳原子与四个不同的原子或基团相连时， 就会有两种不同的空间排列方式，即两 种构型异构体，称为对映异构体（光学 异构体）。对映异构体是两个化合物。
• ·1 手性：
• 两个物体互为镜像，却不能完全重合， 这两个物体就具有手性特征。如同人类 的左右手关系，左右手互为镜像，但却 不能完全重合。
得到的投影式与原来投影式都表示同一 构型。
• ⅰ与 ⅲ表示同一构型。 • 通过上述方法，可以从若干个Fisher投
影式式中，判断那些代表同一构型化合 物，那些是不同的化合物。 • • 4、 手性化合物的构型标记：
• D/L构型标记法(相对构型）：
• 下面是甘油醛的一对对应体，一个使偏 振光偏振面向右旋转某个角度，是右旋 体，用（+）表示；另一个是左旋体，用 （-）表示。
• 即横键伸向纸平面前方原则，竖键伸向 纸平面后方原则，投影在纸平面上，得
到的平面式叫Fisher投影式。横竖两条相 互垂直的直线交点代表手性碳原子，位 于纸面上。
• 通常：将主链放在竖键上，并且把命名 时编号最小的碳原子写在竖线上端。
• 应用Fisher投影式应注意：
• A 、 可 以 在 把 投 影 式 纸 面 上 转 180º 不 能离开纸面翻转180º。
•
• 注意： 构型和旋光方向是两个不同的概念。 • 构型： 是分子中原子在空间的排列。 • 旋光方向：是旋光仪对手性化合物进行测定
的结果。
• （+）、（-）代表的是旋光方向，但不能 代表哪一个构型，从旋光方向上无法判断分子 构型。
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• 假定： 在Fisher投影式中，具有上述 （Ⅰ）结构，羟基在手性碳的右边的为D 型甘油醛，具有（Ⅱ）结构，羟基在手 性碳的左边的为L型甘油醛
• ·手性化合物的特点： • 结构：镜像与实物不重合。 • 内能相同（左、右旋）
• 物理性质与化学性质在非手性环境中相 同，在手性环境中有区别。
• 旋光能力相同，但旋光方向相反。
• 3. 手性分子构型表示法
• 构型是表示分子中原子或基团在空间 的排列，手性分子构型就是表示手性碳 原子相连的四个原子或基团在空间的排 列。它的表示方法有：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• ·2 对称中心（center of symmetry）:假 想分子中有一个点，如果离中心相等距 离遇到相同原子或原子团。该中心点就 是该分子的对称中心，用i表示。
• 对称分子
• ·凡具有对称面或对称中心任一对成元素 的分子就属于对称分子，没有手性。
• ·通常如果分子中只有一个原子连接有四 个不同的基团或原子，该分子一定是手 性分子，没有对称因素。连接四个不同 基团或原子的原子称为手性中心、一般 是碳原子，但也可以是N、P、Si As等。
• ·手性化合物的光学特性
• 必须清楚的几个概念：
• 物质是集合、宏观概念，分子是单体、 微观概念。
• 由一种构型的手性分子组成的物质有旋 光性。
• 手性分子组成的物质不一定有旋光性
• 2．手性和对称性
• 判断分子有无手性的方法有：
• 用模型摆出分子构型和它的镜像，若物 象不重合，则为手性分子具有旋光性； 若物象重合，则不是手性分子也不具有 旋光性。