构型构象异构
第二章立体化学
CH2
20%
20%
O
H
CH3
OH
H
CH3
CH3MgX
H2O
C6H6 H
H3C C6H5H
CH3
67%赤式
OH
H
CH3
H C6H5CH3
33%苏式
CHO H OH H OH
CH2OH
CHO HO H HO H
CH2OH
CHO HO H
H OH CH2OH
CHO H OH HO H
CH2OH
D-(-)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖 D-(-)-苏阿糖 L-(+)-苏阿糖
R RL OH
R
H
CH3
HO
HO C6H5CH3 C6H5 CH3
C6H5
H CH3
COCH3
R
RMgX
H
H2O
CH3
H3C C6H5
R H
O CH3
H3C
苏式
R 基团越大，选择性越好
R = -CH3, -C2H5, -C6H5时，苏式：赤式 ≈ 1:2；1:3；1:5 不能应用于手性碳原子连有能与试剂络合的基团的化合物
HOOC H
COOH
HO Fumarate hydratase
H
HH
COOH
S. Ichikawa et.al Biochemical Engineering Journal 2003, 13(1), 7-13.
三、非对映异位基，非对映异位基面（diasteseotopic ligand and faces） 与手性中心相连的前手性中心上基团（原子）被取代，生成非对映异构体，这
3. 不对称合成 手性分子（非手性分子）的前手性单位被转化成手性单位并生成不等量的
第八章立体化学
i
OH ②对称中心 H
. H
H
OH
CH3 H
08-2 水、氨对称轴
C2 H
O
C3 H H N
③对称轴
CH3
H H 旋转360／n度，分子相同
分子有对映异构的条件——既无对称面，也无对称中心
分子是否含有手性C*是最常用的判定标准。
4、手性碳和对映异构体之间什么关系？ 08-3 若含一个C*， 一个手性碳 只有两种空间排列方式。 只有两种结构式， 任换两个基团，变成对映体； 一对对映异构体。 换三个基团，仍是自身。 左旋体和右旋体。两者的等量混合物，称为外消旋体。 5、对映异构体怎么命名？ ——R/S命名法(系统) bCOOH COOH ①按次序规则由大到小排列四 m.p. []25 D 个基团a＞b＞c＞d ( – )乳酸 53℃ -2.60 a C C OH I＞Br＞Cl＞F＞O＞N＞C＞H HO c H H CH3 CH3 (＋)乳酸 53℃ +2.60 (R)-乳酸 (S)-乳酸 ②把最小基团d放在远处， 看 a a (±)乳酸 18℃ —— a→b→c的顺序。顺时针，R； R S C C c 逆时针，S。——方向盘定则 左右旋表示旋光方向， d c d 不是命名。 b b
检偏镜 [ ] +900
C l
l—dm C—g· -1 mL
例如：右旋乳酸 []25＝+2.60(水) D
②物质的旋光度，需要通过改变浓 度或者改变盛液管长度的方式测定 左旋？右旋？ 两次，才能确定。
3、什么样的结构会产生对映异构体？ 对映异构是由 于分子的不对 称结构引起的
①对称面
因为用平面书写方式表达 立体结构，所以使用菲舍 尔投影式的原则是——
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
构造异构体
构造异构体构造异构体是旋光异构体。
1.异构体分类异构体分为以下三类：1、碳链异构：由于碳原子的连接次序不同而引起的异构现象。
2、官能团位置异构：由于官能团的位置不同而引起的异构现象。
3、官能团异类异构：由于官能团的不同而引起的异构现象。
化学上同分异构现象是指具有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物。
化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
立体异构体（stereoisomerism），根据IUPAC 金色书的定义是指具有相同原子连接顺序，但原子在空间排列不相同的同分异构体。
这种异构现象称为立体异构。
具有不同光学性质的立体异构体又称光学异构体，光学异构”以前将立体异构划分为几何异构、旋光异构和构象异构三类，但目前较好的分类是将其分为对映异构和非对映异构两类，其中非对映异构又包括顺反异构（即几何异构）和构象异构。
2.构造异构与构型异构是什么？构造异构有这几种⒈碳链异构：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。
正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3 ⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。
又可分为官能团位置异构和取代基位置异构。
⑴官能团位置异构是因官能团取代不同类型的氢而引起的。
1-丁烯CH2=CHCH2CH3和2-丁烯CH3CH=CHCH3 ⑵取代基位置异构是取代基取代不对称环上不同类型的氢而引起的。
1-甲萘和2-甲萘⒊官能团异构是异构体的分子式相同而分子中的官能团不同的现象。
乙醇CH3CH2OH 和甲醚CH3OCH3的分子式都是C2，但官能团不同。
3.构造异构包括什么？构造异构可分为以下3类：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。
正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3 ⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。
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
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
化学反应中的异构反应机理
化学反应中的异构反应机理引言：化学反应是物质转化过程中的基本现象之一，它涉及着物质结构的改变和能量的转化。
而异构反应作为化学反应的一种特殊类型，指的是分子内部结构的转变，而不涉及其整体组成的改变。
本文将介绍异构反应的机理以及相关的实际应用。
一、异构反应的定义和分类异构反应是指在同一分子内部，由于分子内原子的重新排列，产生不同的同分异构体的反应过程。
根据原子的重新排列方式，异构反应可分为构象异构和键合异构两种类型。
1. 构象异构构象异构指的是分子原子的空间排列方式的不同，而分子的化学性质和化学键均不发生变化。
这种异构反应又分为顺式异构、反式异构等多种类型，常见于具有双键或环状结构的有机化合物中。
例如，光照可引发的顺、反式异构反应是一种重要的构象异构反应。
2. 键合异构键合异构指的是分子中的原子间化学键的改变，从而使分子的化学性质发生明显变化。
常见的键合异构包括咏发异构、光异构等。
咏发异构是指通过原子或官能团的重排，使化合物的分子结构发生改变，典型的例子是环己烷异构体之间的咏发异构反应。
而光异构是指某些化合物在光照条件下发生异构反应，如光异构酮和光异构烯等。
二、异构反应的机理异构反应的机理可归结为两个主要过程：断裂和重组。
1. 断裂过程断裂过程是指作用于原有化学键的外界力量引发分子内部键的断裂，促使原子或官能团重新排列。
各类异构反应的断裂过程可由光、热等外界因素作用引发，也可以通过加催化剂等手段实现。
2. 重组过程重组过程是指在断裂的基础上，原子或官能团重新组合形成不同的分子结构。
这一过程在异构反应中起着决定性作用，不同的原子或官能团之间的连接方式和位置决定了反应产物的异构体种类和空间结构。
三、异构反应的应用异构反应在化学合成和药物研发等领域具有重要的应用价值。
以下以两个具体案例来说明其应用。
1. 异构反应在有机合成中的应用构象异构常用于有机分子的合成中，它可以通过适当选择反应条件和催化剂来实现。
例如，顺、反式异构的选择性控制可以通过温度、溶剂和光照条件等实现，从而合成特定结构的有机产物。
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。
3有机化合物的构造、构型和构象
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？
• 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。
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)。
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。
170
- 12o
139
热H2SO4
2.93 4.23
烯 溴烷 酯
(+)-2-甲基-1-丁醇 (- )-2-甲基-1-丁醇
HBr CH3COOH
例如：抗妊娠反应的镇静药—(R)-酞胺哌啶酮 (―反应停”)
O N
H
O
N
O
1）旋光异构体具有不同的生物活性强度
H3C H COOH
(S)-萘普森
非麻醉性的消炎镇痛药— (S)-酮咯酸
顺反异构体的标记方法
立体化学基础
（2）取代环己烷的构象
当环己烷分子中的一个氢被其它基团取代时，可取代 ａ键，也可以取代ｅ键，得到两种不同的构象。
甲基环己烷：
优势构象(95%)
22
（2）取代环己烷的构象
取代环己烷优势构象判断的一般规律： 一元取代环己烷，e键取代最稳定; 多个相同取代基的环己烷，e键取代最多的
构象最稳定； 含不同的取代基的环己烷，较大的基团在e
键（平伏键）或ｅ键。
18
椅式构象中的横键和竖键
竖键（a）
横键（e）
三上三下， 三左三右， ae夹角109°
19
（2）椅式构象中的横键和竖键
翻环作用: 当环己烷的一个椅式构象转变为另一个椅 式构象时，原来的ａ键将转变为ｅ键，而ｅ键也相应 转变为ａ键。
20
椅式构象中的横键和竖键 椅式构象的特点:
① 椅式构象中1.3.5碳在一个平面， 2.4.6碳在另一平面，两平面相距 0.5nm。 ② 分子中有6个α键(直立键)，6个 e键(平伏键)。 ③ 构象具有转环作用(104~105次/秒)。
2 x 1.0 = 2.0
2 x 11.4 = 22.8
叔丁基是一个很大的基团，一般占据e键。
26
26
（2）二取代环己烷的构象
某些取代环己烷，张力特别大时，环己烷的椅 式构象会发生变形，甚至会转变为船式构象
CH3
H3C
CH3
C
H
H C(CH3)3
C(CH3)3 C(CH3)3
H
椅式
船式 优势构象
27
CH3
(2)
Br
(H3C)3C Br
H
OH OH
CH3 H
OH
H O
有机化学基础知识点整理立体异构体的分类与判断
有机化学基础知识点整理立体异构体的分类与判断有机化学基础知识点整理：立体异构体的分类与判断在有机化学中，立体异构体是指化学结构相同但空间结构不同的化合物，它们的分子式和分子量相同，但具有不同的物理和化学性质。
本文将对立体异构体的分类与判断进行整理。
一、立体异构体的分类立体异构体可分为两大类：构型异构体和构象异构体。
1. 构型异构体构型异构体是指分子中的原子通过化学键的重新组合，产生化学键的对称性不同而产生的异构体。
构型异构体的特征是键合关系不同，原子的连接方式不同。
构型异构体根据键的旋转方向，可分为各向同性构型异构体和各向异性构型异构体。
各向同性构型异构体是指分子中化学键的旋转方向不影响它们的重叠，常见的例子是顺式异构体和反式异构体。
顺式异构体中，两个偶极矩相对而立的取向，使分子具有较大的亲水性；反式异构体中，两个偶极矩相背离的取向，使分子具有较小的亲水性。
各向异性构型异构体是指分子中化学键的旋转方向影响它们的重叠行为。
最常见的例子是环状分子的构型异构体，如环状烷烃分子中的立体异构体。
2. 构象异构体构象异构体是指分子在空间中的不同构象或构象体，其分子间的键合关系、原子的连接方式相同，但键或基团的存在位置或取向不同。
构象异构体的特征是键的旋转方向不影响键的重叠，分子结构可以通过键的旋转或轴向旋转进行转换。
构象异构体的分类较多，常见的包括构象异构体、构象体、立体异构体等。
构象异构体的判断可以通过键的旋转方向、骨架结构的平面角度等进行确定。
二、立体异构体的判断立体异构体的判断可以通过以下几种方法进行：1. 空间取向判断通过分子的空间取向关系，确定立体异构体的构象。
常见的方法包括手性分子体系的判断、碳原子取向的判断等。
2. 分子结构的旋转通过旋转分子结构，观察分子是否能与其他立体异构体重叠或进行转换。
常见的方法包括构象结构的旋转、键的旋转等。
3. 立体异构体的性质比较通过比较立体异构体的物理性质和化学性质，判断其是否属于同一分子的立体异构体。
有机化学第三章 立体化学
H C H3 CO O H C H3 H C H3 C H3 CO O H
C=C
C=C
_ _ _ _ 顺 2 甲基 2 丁烯酸 _ _ _ _ 2 甲基 2 丁烯酸 (E)
_ _ _ _ 反 2 甲基 2 丁烯酸 _ _ _ _ (Z) 2 甲基 2 丁烯酸
1、测得一个葡萄糖溶液的旋光角为+3.4°，而 葡萄糖的比旋光度为+ 52.7(°)· ml· g-1· dm-1，若 盛液管长度为1dm，计算出葡萄糖的浓度为
3.4 1 B 0.0646 ( g.m l ) m· l 52.7 1
同样也可通过已知旋光度物质的浓度而求得该 物质的比旋光度。
（-）-麻黄碱 （1R，2S）
2
1
H C OH H C NHCH3 CH3
（+）-麻黄碱 （1S，2R）
2
1
HO C H H C NHCH3 CH3
2
1
H C OH H3CHN C H CH3
（+）-伪麻黄碱
（1S，2S）
2
1
（-）-伪麻黄碱 （1R，2R）
说明：
1、n个不同C* ， 产生 2n 个对映异构体
L-（-）-甘油醛
CHO HO H CH2OH
Br2/H2O
COOH HO H CH2OH
L-(-) -甘油醛
L-(+) -甘油酸
说明：D,L-构型与旋光方向无简单对应关系， 旋光方向是由旋光仪实际测得的。
（二） R、S 标记法
（序旋标记法）
1.排序:将四个基团按顺序规则排序,a>b>c>d。 2.定向:从最小基团d的对面进行观察，C-d键。
构象异构体的概念
构象异构体的概念
构象异构体是指化学分子在空间结构上存在不同的构象形式，但化学式相同的分子。
这些构象异构体的存在使得化学分子的性质和功能产生变化，因此对于化学研究和应用具有重要的意义。
构象异构体最常见的形式是立体异构体，其中分子中的原子或基团在空间上的排列方式不同。
例如，左旋和右旋异构体是由于分子中的手性中心不同而产生的，如葡萄糖和果糖就是一种典型的左右旋异构体。
另一种常见的构象异构体是顺反异构体，其中分子中的基团排列方式相反。
例如，苯并呋喃衍生物中的顺-反异构体就是由于两个苯环的相对位置不同而产生的。
除了立体异构体和顺反异构体，还存在其他形式的构象异构体，如环状异构体和构型异构体等。
对于化学分子的研究和应用，了解分子的构象异构体特征是非常重要的。
例如，在药物研发中，不同的构象异构体可能具有不同的活性和毒性，因此需要进行选择和筛选。
同时，在光学材料和生物学领域，构象异构体的研究也具有重要的应用价值。
总之，构象异构体是化学分子在空间结构上存在的不同形态，对于化学研究和应用都具有重要的意义。
通过深入了解构象异构体的特征和变化，可以更好地探索和利用化学分子的性质和功能。
- 1 -。
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
构型构象异构
Newman投影式的写法：
(1). 从C-C单键的延线上观察：
前碳
后碳
(2). 固定“前”碳，将“后”碳沿键轴旋转，得到乙烷
的各种构象。
最典型的有两种：重叠式和交叉式。
•构象的表示 极限构象式：能量最低和最高
重
叠
式
楔形式
锯架式
纽曼式
交
叉
式
楔形式
锯架式
纽曼式
• 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象 。
椅式构象
船式构象
环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无 张力环，键角为109.5°。 环己烷有两种构象：
两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定?
椅型构象：
①所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置； ②所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。 船型构象：
旋光构型表示法
Fischer投影式的写法： ①碳链竖置，且编号小者置于上端； ②上下朝里，左右朝外；例如：
•费歇尔（Fischer)投影式： 以手性碳为中心，横向基团或原子放在纸面的 前方，纵向的两个在纸的后方。习惯上，碳链 纵向放，编号最小的在手性碳的上方
（R）-2-氯丁烷
（R）-2-丁醇
D/L构型标记法
•如果分子中不存在对称面、对称中心和四重更迭对
称轴，则这个分子具有手性 。称为手性化合物。
手性碳原子——与四个不同的原子或原子 团相连的碳原子，用“ * ”号标出。例如：
凡是手性分子，必定有一个与之不能完全叠合的镜象。 互为实物与镜象的两个构型异构体称为对映体。
例如，乳酸是手性分子，就有一对对映体存在：
有机化学基础知识点整理有机分子的立体异构体的分类和性质
有机化学基础知识点整理有机分子的立体异构体的分类和性质有机化学中，分子的立体异构体是指具有相同分子式但在空间构型上存在差异的化合物。
立体异构体的存在使得有机化合物的结构更加多样化，也对其性质和反应方式产生重要影响。
本文将对有机分子的立体异构体进行分类和性质的整理，帮助读者更好地理解有机化学中的立体异构现象。
一、立体异构体的分类1. 光学异构体光学异构体是指分子中存在手性中心，即具有非对称碳原子的立体异构体。
根据手性中心的数量，光学异构体可以分为单手性体和双手性体。
单手性体：分子中只含有一个手性中心，拥有一个手性异构体。
例如，L-葡萄糖和D-葡萄糖就是分子中只含有一个手性中心的单手性体。
它们的手性中心分别位于第4个碳原子上。
双手性体：分子中含有两个或多个手性中心，拥有多种手性异构体。
例如，甘油（glycerol）就是一个具有两个手性中心的双手性体，它有八种可能的手性异构体。
2. 构象异构体构象异构体是指化学键的旋转或移动并不改变分子中原子的相对位置，只改变分子整体构型的立体异构体。
构象异构体的存在是由于共轭双键的旋转或单键自由旋转，使得分子可以存在多种构象。
例如，正丁烷（n-butane）就存在两种构象异构体：赤／顺丁烷（即完全反式构象，所有碳碳键都直接相对）和反／反丁烷（即完全顺式构象，所有碳碳键都相邻）。
3. 空间异构体空间异构体是指分子在空间结构上存在不同的立体异构体。
它是由于分子中原子或基团的排列顺序不同而导致的。
空间异构体主要包括顺反异构体和E/Z异构体。
顺反异构体：当分子中存在两个相同的基团，它们围绕一个单一的化学键旋转，可以形成两种顺反异构体。
例如，2-溴丁烷可以存在顺-2-溴丁烷和反-2-溴丁烷两种形式。
E/Z异构体：当分子中存在不同的基团，它们围绕一个双键旋转形成两种异构体。
例如，巴比妥酸（barbituric acid）可以存在E-巴比妥酸和Z-巴比妥酸两种形式。
二、立体异构体的性质立体异构体的存在对于有机化合物的性质和反应具有重要影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
a键转变成e键，e键转变成a键； 环上原子或基团的空间关系保持。 工科大学化学
环上有取代基时，e键取代比a键取代更稳定。
工科大学化学
•构象的表示
重 叠 式
H
极限构象式：能量最低和最高
H
HH H H H
H H C H C
H H H H
H H H
H
H H
楔形式 交 叉 式 •
H
锯架式
H H H
纽曼式
H H H H H
H H H
C
C
H H H H
H H
H H
楔形式 锯架式 纽曼式 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。 工科大学化学
II 部分重叠式 。 60
CH3 H3C H H H
III 邻位交叉式 。 120
H CH3 H H
H H
H H
H
H H3C
IV 全重叠式 。 180
V 邻位交叉式 。 240
VI 部分重叠式 。 300
注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全 重叠式实际上不存在。 工科大学化学
丁烷的能量图如下：
构型: 分子中原子的排列次序相同，空间取向不同 构象: 分子中由于单键可旋转，引起的原子或基团 空间取向不同，同一分子有无数构象式 •碳链异构 例如： 正丁烷与异丁烷
•官能团位置异构 例如：苯取代基的邻、间 和对位异构 •互变异构 例如：烯醇式与醛、酮
OH CH2 CH O CH3CH
工科大学化学
2、烷烃的构象
乙烷的能量变换曲线如下：
HH H H
位能 kJ.mol－1
HH
12 .6
H H
H H H 0° H 60° 旋转角度
H H
H H H H
120°
工科大学化学
工科大学化学
•丁烷的构象
CH3 H H CH3 H H H H CH3 H HCH3 H H H CH3 CH3 H
I 对位交叉式 。 0
H3C CH3
H H H C
H C
H H
•乙烷的构象
重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o） 交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）
工科大学化学
Newman投影式的写法：
(1). 从C-C单键的延线上观察：
前碳 (2).
后碳
固定“前”碳，将“后”碳沿键轴旋转，得到乙烷 的各种构象。
最典型的有两种：重叠式和交叉式。
乙烷的构象
HH
重叠式:
H H
H H
H
能量高，不稳定(因 非键张力大)，一般 含0.5% 非键张力小，能量 低，稳定。一般含 99.5%
交叉式:
H H
H H H
注意： 室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单 键旋转能垒很低(～12.6KJ/mol)
工科大学化学
以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，
椅型构象：
3 2 1 4 5 6 3 2 4 5 6 1
①所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置； ②所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。
H
5 6 5 3 2 6
船型构象：
2 3
1 4
4
H
1
①C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位置； ② 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近， 比较拥挤，存在非键张力。 ∴重点掌握椅型构象 工科大学化学
工科大学化学
环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无 张力环，键角为109.5°。 环己烷有两种构象：
Ò Î Ð Í È ¶ Î ¨
´ Ð ¬ Í » Î ² È ¶ ¨
两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定? 工科大学化学
H R H R H R 能量较高，含量较低 非优势构象 R
H
e键取代，R与 CH2处于对位交叉
a键取代，R与 CH2处于顺位交叉
能量较低，含量较高
优势构象
工科大学化学
只能取船型的环己烷衍生物
工科大学化学
甲基环己烷：
优势构象(95%)
工科大学化学
两个规则
Hassel规则：
带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素 的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基 取e键向位的构象为优势构象。
CH3 CH3 CH3 CH CH3 3 CH3
顺(ａ、ｅ取代)
反(ｅ、ｅ取代)
反(ａ、ａ取代)
（最稳定）
工科大学化学
16.3.4 有机化合物异构 1、有机化合物的异构现象
碳链异构 （碳链排列不同） 构造异构 异构 立体异构
（空间排列 方式不同） 官能团位置异构
官能团异构（例：醚与醇） 互变异构 构型异构 构象 顺反异构 旋光异构
（同一化合物不同的空 间取向,一般不能分离） 工科大学化学
构造: 分子中原子的排列次序不同
工科大学化学
高级烷烃的碳链呈锯齿形
由于分子主要以交叉式构象的形式存在， 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
工科大学化学
•环己烷的构象
1890年，H. Sachse 对拜尔张力学说提出异议。
1918年，E. Mohr 提出非平面、无张力环学说。
指出用碳的四面体模型可以组成两种环己烷模型。
椅式构象
船式构象