顺反异构和对映异构.ppt

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：C=Cafd ba  bd  f2.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-） C=CHHCH3ClC=CC=CHCH2HCH3 CH3H H顺-1,2-二溴乙烯顺，顺-2，5-庚二烯反- 1- 氯丙烯C=CC=CHHHCH3C2H5HC=CC=CHHHHC2H5CH3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a>b, d>f ，则以下两式的构型为C=Ca fd b Z--型C=Cadfb E--型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。

①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 ②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 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 CH3CCH3CH3优先于CH3CHCH3叔丁基C(C、C、C)，异丙基C(C、C、H)优先于CH2CH2CH CH3CH3CH2CH2CH2CH3-C(CHH),C(CHH),C(CCH) -C(CHH),C(CHH),C(CHH)③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 CH2CH相当于CH CH2CCCN相当于CNNNCCCCH相当于CCCCCCHZ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C=CClH CH3Br(E)-1-氯-2-溴丙烯C=CHCH2CH3CH3Cl（Z)-2-氯-2-戊烯C2H5C=CCH2CH2CH3CH(CH3)2CH3(Z)-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯④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。

HHC=CC=CHC6H5CH3H(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 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α表示.物质旋光度α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27002.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：HOHCOOHCH3CH3HOCOOHH(+)-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：HOHCHOCH2OHHOHCHOCH2OHD-(+)-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-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 ① 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② 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③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R－2－氯丁烷 眼睛的位置－Cl → －C2H5 → －CH3为 逆时针排列 S－2－氯丁烷 从右后方观察 从左后方观察 －OH → －COOH → －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COOHH ClH OHCOOH2C：2R(2R，3R)-氯羟丁二酸3C：3R(2S，3R) (2R，3S) (2S，3S) (2R，3R) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ在上述 4个异构体中， I和Ⅱ、Ⅲ和 IV分 别组成两对对映体Ⅰ和 Ⅲ或Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ或 Ⅳ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 2，，3-3-二羟基丁二酸二羟基丁二酸( (酒石酸酒石酸) )（2R，3S） （2S，3R）Ⅲ Ⅳ（（2R2R，，3R3R）） （（2S2S，，3S3S）） ⅠⅠ ⅡⅡ从上面的4个式子可看出，I与Ⅱ 为对映体，Ⅲ和Ⅳ似乎也是对映体， 但如将Ⅳ在纸面上旋转 180°，则与Ⅲ 完全重合，因此Ⅲ和IV代表同一化合 物。

Ⅲ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①无旋光性。