顺反异构和对映异构

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1、顺反异构和对映异构,同分异构现象,构造异构,立体异构,碳链异构,位置异构,官能团异构,构型异构,构象异构,顺反异构(几何异构),对映异构,构型异构,构造异构：分子组成相同而原子(或原子团)相互连接方式和顺序不同。,立体异构：分子中原子(或原子团)在空间排列方式不同。,顺反异构,一、含C=C化合物的顺反异构 1. 产生顺反异构体的原因和条件 (1)分子内存在着阻碍自由旋转的因素： 如 C=C ，脂环 ； 2、每个双键碳原子上所连接的两个原子或基团必须不相同，如：,2.顺反异构体的命名 (1)顺/反命名法(四个原子或基团中有两个相同) 顺式（cis-） 反式（trans-）,顺-1,2-二溴乙烯,

2、顺，顺-2，5-庚二烯,反- 1- 氯丙烯,反，顺-2,4- 庚二烯,如何命名？,顺，反-2,4- 庚二烯,(2)构型的Z/E命名法 首先确定每个双键碳上所连的两个原子或 基团的优先顺序 如果ab, df ，则以下两式的构型为,即把两个优先基团在双键同侧的定为Z型，在不同一侧的定为E型。,与C=C相连的第一个原子的原子序 数由大到小排列，大者为“优先”基团； 按此规定，在取代基团-CH3、-H、-Br、 -OH、-NH2之中，先后次序应为： -Br-OH-NH2-CH3 -H 若第1个原子相同，比较第2个原子。 例：-CH2CH3 -CH3 又如 -CH(CH3)2与CH2CH3相比较，第一

3、原子都是碳，与第一原子相连的原子。前 者为 C、C、H，后者为C、H、H，前者多 一个碳，所以-CH(CH3)2优先于-CH2CH3。,叔丁基C(C、C、C)，异丙基C(C、C、H),-C(CHH),C(CHH),C(CCH) -C(CHH),C(CHH),C(CHH),与C=C相连的取代基团为不饱和基 团时，应把双键或叁键原子看作是它以单 键和多个原子相连接。,Z型,-I-Br-Cl-SO3H-F-OCOR-OR-OH-NO2-CCl3-CHC12-COCl -CH2Cl-COOR-COOH-CONH2 -CHO-C6H5-CHR2-CH2R-CH3-D-H,E型,(E)-1-氯-2-溴丙烯

4、,（Z)-2-氯-2-戊烯,(Z)-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯,若化合物中含有两个以上能产生顺反异构的双键时，每个双键的构型均须标出，并对双键位置编号，写在构型符号前面。,(1Z，3Z)-1-苯基-1，3-戊二烯,Z-E构型命名法和顺反构型命名法是表示构型的两种不同方法。Z-E构型命名法适用于所有具有顺反异构的烯烃命名。目前Z-E构型命名法和顺反构型命名法同时并用，这两种命名法所使用的规则不同，但它们之间也没有必然的联系。顺式构型不一定是Z构型；反式构型也不一定是E构型。,二. 脂环化合物的顺反异构 1、产生顺反异构的原因：环上的碳原子不能自由旋转； 2、产生顺反异构的条件：环上至少有两个

5、碳原子所连的两个原子或原子团不相同。 3、命名：脂环化合物顺反异构体用顺/反命名法命名(不用Z/E命名法命名),顺-1,2-二氯环丙烷 反-1,2-二氯环丙烷,顺-1-甲基-3-氯环己烷 反-1-甲基-3-氯环己烷,对映异构,彼此不能重合，并且互为镜象关系的异构体，称为对映异构体。 对映异构体能使平面偏振光的振动面发生旋转，故对映异构又称旋光异构或光学异构。,例如：乳酸,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，因此通过这种棱镜的光线就只在一个平面上振动，这种只在一个平面上振动的光就是平

6、面偏振光。,平面偏振光,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。,旋光性物质使偏振光旋转的角度称为旋光度,用表示.,物质旋光度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。,旋光度,手性分子,化合物分子中的一个碳原子与四个不同的原子相连时，这个化合物在空间有两种不同排列，即两种构型.这两种不同构型的化合物相互不能重叠,像人的两只手.,2-丁醇,手性碳原子,与四个不同的原子或集团相连的碳原子为手性原子，或不对称碳原子，用C*表示。,

7、对称性,Cn的对称操作是旋转。,对称轴(Cn),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。,Fischer投影式,规定:,(1)手性碳放在平面上，用横竖线交点表示。,(2)横的表示伸向

8、前方。,(3)竖的表示伸向后方。,习惯上:,(1)把含碳原子的基(主碳链)放在竖键的方向。,(2)编号较小的放在上端。,注意：为了保持投影式的构型不改变，必须遵守以下规定： 1.Fischer投影式只能在纸面上旋转1800，而不是900或2700 2.投影式不能离开纸面翻转。 3.手性碳原子所连原子或基因，可以两两交换偶数次，而不能奇数次。,透视式 透视式是将手性碳原子置于纸平面，与手性碳原子相连的四个键，有三种不同的表示法：用细实线表示处于纸平面，用楔形实线表示伸向纸面前方，用楔形虚线表示伸向纸面后方。例如，乳酸分子的一对对映体可表示如下：,含一个手性碳原子的化合物的对映异构 含一个手性碳原

9、子的化合物有一对对映体，对映体的旋光度大小相等，方向相反。 如：2-羟基丙酸(乳酸)的Fischer投影式：,(+)-乳酸 (-)-乳酸 D20 +3.8o D20 -3.8o,对映体的构型及命名 1.构型的D/L命名法（相对命名法） 人为地规定(+)-甘油醛的构型为“D”型，而其它化合物则以它为标准来确定构型：,D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛,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：,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

10、-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。,R、S标记法的规则 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。 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。 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 。,R、S标记法,眼睛的位置,Cl C2H5 CH3为顺 时针排列 R2氯丁烷,眼睛的位置,Cl C2H5 CH3为逆时针排列 S2氯丁烷,从右后方观察,从左后方观察,OH C

11、OOH CH3为顺时针排列,R乳酸,S乳酸,OH COOH CH3为逆时针排列,(S) 2甲基丁酸,(R) 2甲基丁酸,任意调换两个基团，构型相反,对费歇尔投影式，如果最小基团排在竖键上时，其他三个基团在纸面上若为顺时针方向排列，则为R构型；若为逆时针方向排列，则为S构型；如果最小基团排在横键上时，其他三个基团在纸面上若为顺时针方向排列，则为S构型；若为逆时针方向排列，则为R构型。,R-2-氯丁醛,S-2-氯丁醛,R-2-氯丁醛,S-构型,S-构型,R-构型,R-构型,下列投影式各属于什么构型,含2个手性碳原子化合物的对映异构,1.含2个不相同手性碳原子化合物的对映异构。,2-羟基-3-氯丁二

12、酸(氯代苹果酸),分子中含有一个以上的C，以R/S逐一命名，并将C编号写在构型前面。,COOH H Cl H OH COOH,2C：,2R,(2R，3R)-氯羟丁二酸,3C：,3R,(2S，3R) (2R，3S) (2S，3S) (2R，3R) ,在上述 4个异构体中， I和、和 IV分别组成两对对映体。和 或、和或不呈实物与镜象关系，为非对映体。,从以上讨论可知，分子中存在1个手性碳原子，具有2个对映体；含2个不相同的手性碳原子，存在4个对映体。分子中每增加1个手性碳将产生一对对映体。因此对于含有n个不同手性碳原子的分子，最多存在2n个对映体。,2.含2个相同手性碳原子化合物的对映异构,2，

13、3-二羟基丁二酸(酒石酸),（2R，3S） （2S，3R） ,（2R，3R） （2S，3S） ,从上面的4个式子可看出，I与为对映体，和似乎也是对映体，但如将在纸面上旋转 180，则与完全重合，因此和IV代表同一化合物。,式中存在1个对称面，对称面的上下两部分互为实物与镜象关系，这两部分所引起的旋光方向相反，旋光度相等，旋光性在分子内部抵消，故无旋光性。这种非旋光性异构体称为内消旋体。,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

14、。,含有两个相同手性碳原子的化合物有 三个旋光异构体，其中有一对对映体，一 个是内消旋体。,例1、异戊烷进行自由基氯化后，小心的分馏所得到的产物。 (1)预计将得到多少个分子式为C5H11Cl的馏分？试写出这些馏分化合物的构造式。 (2)其中有光学活性(有旋光)的馏分吗？ (3)无旋光性的馏分是外消旋体，内消旋体，还是无手性碳原子的化合物？,(1)将得到四个：,(2) (3),馏分无旋光性是外消旋体,馏分无旋光性 分子中无手性碳原子,馏分无旋光性 分子中无手性碳原子,馏分无旋光性是外消旋体,命名下列化合物,(R)-3-溴-1-戊烯,(2),(2S,3R)1，3-二氯-2-甲基戊烷,(1),(3),(2S,3S)-2-氯-3-溴戊烷,(4),(2S,3S,4R)-2-氯-3，4-二溴已烷,(4S,2E)-2-氯-4-溴-2-戊烯,(2R,3R,4S)-4-氯-2，3-二溴己烷,(5),(6),2. (2006年)下列反应在100oC时能顺利进行：,2-1 给出两种产物的系统命名。（4分） 2-2 这两种产物互为下列哪一种异构体？（1分） A 旋光异构体 B 立体异构体 C 非对映异构体 D 几何异构体,（7R，3Z，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯（7S，3E，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯,