立體異構(gòu)優(yōu)秀文檔

第十章立體異構(gòu)第一節(jié)構(gòu)象異構(gòu)一、乙烷的構(gòu)象和構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)：由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)使分子中的原子或原子團(tuán)在空間產(chǎn)生不同的排列形式。由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，乙烷可以有無數(shù)的構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象是交叉式二、丁烷的構(gòu)象對位交叉式部分重疊式鄰位交叉式全重疊式穩(wěn)定性順序：對位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式三、環(huán)己烷的構(gòu)象（一）環(huán)己烷的構(gòu)象保持正常鍵角，無角張力的構(gòu)象有船式和椅式。椅式船式半椅式E椅式構(gòu)象為最穩(wěn)定構(gòu)象（二）環(huán)己烷中的平鍵和直鍵直鍵——與分子對稱軸平行的鍵。簡稱a鍵。O夾角的鍵。簡稱e鍵。在環(huán)己烷中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵，當(dāng)環(huán)己烷椅式構(gòu)象相互翻轉(zhuǎn)時(shí)，a鍵和e鍵同時(shí)轉(zhuǎn)變。（三）環(huán)己烷衍生物的構(gòu)象1.連有一個(gè)取代基（1）取代在a鍵上受到3a、5a上的H的擁擠，產(chǎn)生斥力，能量升高。（2）取代在e鍵上無空間擁擠現(xiàn)象，無斥力產(chǎn)生，穩(wěn)定性好。四、十氫萘的構(gòu)象十氫萘反式構(gòu)象比較穩(wěn)定，順反兩種構(gòu)象能量相差8.7kJ·mol-1為書寫方便，十氫萘也常用平面式表示第二節(jié)順反異構(gòu)一、產(chǎn)生順反異構(gòu)的條件分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素，如雙鍵或脂環(huán)。每個(gè)不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子必須連有2個(gè)不同的原子或原子團(tuán)。順-1,2-環(huán)丙二甲酸熔點(diǎn)137℃反-1,2-環(huán)丙二甲酸熔點(diǎn)178℃二、順反異構(gòu)的命名順反命名法2個(gè)相同原子或原子團(tuán)處于π鍵或脂環(huán)平面同側(cè)的異構(gòu)體稱為順式，處于異側(cè)的稱為反式。構(gòu)象異構(gòu)：由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)使分子中的原子或原子團(tuán)在空間產(chǎn)生不同的排列形式。在環(huán)己烷中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵，當(dāng)環(huán)己烷椅式構(gòu)象相互翻轉(zhuǎn)時(shí)，a鍵和e鍵同時(shí)轉(zhuǎn)變。COOHCOOHCOOHCOOH每個(gè)不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子必須連有2個(gè)不同的原子或原子團(tuán)。每個(gè)不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子必須連有2個(gè)不同的原子或原子團(tuán)。如與雙鍵碳直接相連的2個(gè)原子相同，則向外延伸，比較其次相連原子的原子序數(shù)，以確定原子團(tuán)的大小序數(shù)。第一節(jié)構(gòu)象異構(gòu)當(dāng)2個(gè)較大的原子或原子團(tuán)在雙鍵的同側(cè)時(shí)，為Z構(gòu)型，在異側(cè)的為E構(gòu)型。二、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系如何表示對映體的構(gòu)型？（三）含多個(gè)手性碳異構(gòu)體的數(shù)目：一對對映異構(gòu)體除旋光方向相反外，其他物理性質(zhì)完全相同；兩個(gè)分子成鏡面對稱，但又不能完全重疊，我們把這兩個(gè)分子稱為一對對映體，它們成對映異構(gòu)（或旋光異構(gòu)）。第一節(jié)構(gòu)象異構(gòu)有機(jī)化合物分子具有手性由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，乙烷可以有無數(shù)的構(gòu)象Z、E命名法先根據(jù)次序規(guī)則確定連接在雙鍵碳原子上的原子或原子團(tuán)的大小順序。當(dāng)2個(gè)較大的原子或原子團(tuán)在雙鍵的同側(cè)時(shí)，為Z構(gòu)型，在異側(cè)的為E構(gòu)型。例子：若a>b，d>e，則它們的構(gòu)型分別為次序規(guī)則與雙鍵直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列，序數(shù)大的為大基團(tuán)；同位素按質(zhì)量大小排列（如D>H）如與雙鍵碳直接相連的2個(gè)原子相同，則向外延伸，比較其次相連原子的原子序數(shù)，以確定原子團(tuán)的大小序數(shù)。當(dāng)與雙鍵相連的為不飽和基團(tuán)時(shí)，如，則看作碳2次與氧相連。例如舉例第三節(jié)對映異構(gòu)對映異構(gòu)的定義兩個(gè)分子成鏡面對稱，但又不能完全重疊，我們把這兩個(gè)分子稱為一對對映體，它們成對映異構(gòu)（或旋光異構(gòu)）。偏振光：僅在同一平面上振動(dòng)的光一、物質(zhì)的旋光性

旋光性：物質(zhì)可使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。具有旋光性的物質(zhì)叫旋光性物質(zhì)。（右旋體＋、左旋體-）

旋光性物質(zhì)使偏振光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度即旋光度，用“”表示。旋光度與什么有關(guān)呢？ρ(質(zhì)量濃度)增大，也增大L(測定管的長度)增大，也增大

∴正比于ρ和L＝K×ρL（K是比例常數(shù)）我們定義K為比旋光度[],[]=/(ρL),D為鈉光波長，T為測量時(shí)的溫度。測定比旋光的大小可以鑒別旋光性物質(zhì)

二、旋光性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）分子的手性與旋光性手性：實(shí)物與鏡像不能完全重疊的性質(zhì)叫手性。具有手性的分子叫手性分子。只有手性分子才有旋光異構(gòu)現(xiàn)象。有機(jī)化合物分子具有手性最普遍的因素有手性碳C*手性碳原子是指連接4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)的碳原子

乳酸有兩種構(gòu)型（如下），它們互為實(shí)物與鏡象，稱為對映體，等量的這兩種構(gòu)型的混合物稱為外消旋體。

1.什么是外消旋體、對映體？對映體的構(gòu)型一般采用費(fèi)歇爾（Fisher）投影式表示：主鏈放在豎鍵上，編號最小的碳原子放在上端。豎鍵連接的原子或原子團(tuán)表示伸向紙的后方，橫鍵連接的原子或原子團(tuán)表示伸向紙的前方。

2.如何表示對映體的構(gòu)型？則看作碳2次與氧相連。當(dāng)2個(gè)較大的原子或原子團(tuán)在雙鍵的同側(cè)時(shí)，為Z構(gòu)型，在異側(cè)的為E構(gòu)型。[]=/(ρL),D為鈉光波長，T為由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，乙烷可以有無數(shù)的構(gòu)象保持正常鍵角，無角張力的構(gòu)象有船式和椅式。L(測定管的長度)增大，也增大的異構(gòu)體稱為順式，處于異側(cè)的稱為反式。為書寫方便，十氫萘也常用平面式表示標(biāo)記方法（D、L標(biāo)記法）：以甘油醛的構(gòu)型為比較標(biāo)準(zhǔn)，人為的規(guī)定：C*的羥基投影在右邊的稱為D-型，在左邊的稱為L-型。與雙鍵直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列，序數(shù)大的為大基團(tuán)；對位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式則看作碳2次與氧相連。CH3COOH構(gòu)型改變實(shí)例展示

COOHCH3HOHHOH同一構(gòu)型

CH3COOH

HCH3COOH構(gòu)型改變OHFisher投影式只能在紙面上轉(zhuǎn)180℃，才不至于改變其構(gòu)型，不能在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)90℃，不能離開紙面任意旋轉(zhuǎn)。只有把它轉(zhuǎn)化為立體結(jié)構(gòu)才能隨意旋轉(zhuǎn)。一個(gè)分子有無手性主要看它是否有對稱面和對稱中心。

3.如何判斷一個(gè)分子是否有手性？有手性碳是物質(zhì)有手性的通常因素之一。有些分子盡管有手性碳，但他們沒有手性。例如右圖是酒石酸的一個(gè)異構(gòu)體像這種分子，雖有手性碳，但因有對稱因素使旋光性在內(nèi)部抵消，成為無旋光物質(zhì)，稱為內(nèi)消旋體。判斷一個(gè)分子是否有手性要看它有沒有對稱因素，而手性碳只是構(gòu)成分子具有手性的一個(gè)最通常的因素。判斷下列分子有無旋光性1.相對構(gòu)型標(biāo)記法

相對構(gòu)型：以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)人為規(guī)定的構(gòu)型

標(biāo)記方法（D、L標(biāo)記法）：以甘油醛的構(gòu)型為比較標(biāo)準(zhǔn)，人為的規(guī)定：C*的羥基投影在右邊的稱為D-型，在左邊的稱為L-型。其他物質(zhì)與之比較則可確定其構(gòu)型。

D-、L-表示的是化合物的構(gòu)型，并不表示旋光方向，旋光方向用（+）和（-）表示

旋光性物質(zhì)的旋光方向與構(gòu)型之間沒有固定的關(guān)系。例如（二）旋光異構(gòu)體構(gòu)型的標(biāo)記方法

2.R、S標(biāo)記法：（1）將C*所連的四個(gè)基團(tuán)按原子序數(shù)大小依次排列成序：a>b>d>e（次序規(guī)則同Z、E命名法）（2）把原子序數(shù)最小的原子團(tuán)e放在最遠(yuǎn)端，其它原子團(tuán)朝著觀察者。（3）觀察a、b、d的排列順序，呈順時(shí)針方向?yàn)镽-構(gòu)型，呈逆時(shí)針方向?yàn)镾-構(gòu)型。

實(shí)例3D示范用R、S標(biāo)記下列分子手性碳的構(gòu)型有機(jī)化合物分子具有手性如何判斷一個(gè)分子是否有手性？則看作碳2次與氧相連。旋光異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同先根據(jù)次序規(guī)則確定連接在雙鍵碳原子上的原子或原子團(tuán)的大小順序。[]=/(ρL),D為鈉光波長，T為不同的原子或原子團(tuán)的碳原子如何判斷一個(gè)分子是否有手性？一、產(chǎn)生順反異構(gòu)的條件反-1,2-環(huán)丙二甲酸如何判斷一個(gè)分子是否有手性？我們定義K為比旋光度[],（三）含多個(gè)手性碳異構(gòu)體的數(shù)目：COOHCH3其他物質(zhì)與之比較則可確定其構(gòu)型。標(biāo)記方法（D、L標(biāo)記法）：以甘油醛的構(gòu)型為比較標(biāo)準(zhǔn)，人為的規(guī)定：C*的羥基投影在右邊的稱為D-型，在左邊的稱為L-型。（三）含多個(gè)手性碳異構(gòu)體的數(shù)目：1.當(dāng)分子中含有n個(gè)不同的C*時(shí)，旋光異構(gòu)體的數(shù)目為2n個(gè)。COOHCOOHCOOHCOOHHClClHHClClHHOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOHCOOH

Ⅰ（2R，3S）Ⅱ（2S，3R）Ⅲ（2R，3R）Ⅳ（2S，3S）

互為對映異構(gòu)體互為對映異構(gòu)體互為非對映異構(gòu)體

氯羥丁二酸旋光異構(gòu)體數(shù)目為22=42.當(dāng)分子中含有兩個(gè)相同的C*時(shí)，旋光異構(gòu)體的數(shù)目少于2n個(gè)。

COOHCOOHCOOHCOOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHCOOHCOOHCOOHCOOH