有机化学45课件

有机化学OrganicChemistry第三章有机化合物的同分异构现象§3-1历史的回顾§3-2构造异构§3-3顺反异构§3-4光学异构现象§3-4-1旋光性与比旋光度§3-4-2分子的手性与对称性

一、旋光性产生的原因

二、对称因素§3-4-3含一个手性碳原子化合物的对映异构

一、构型的表示法

二、构型的标记法§3-4-4含两个手性碳原子的构造异构

一、含两个不同手性碳原子化合物的对映异构

二、含两个相同手性碳原子化合物的对映异构§3-4-5含手性轴及手性面化合物的对映异构

一、含手性轴的化合物

二、含手性面的化合物§3-4-6环状化合物的对映异构【本章重点】

立体异构——构象异构和构型异构。

【必须掌握的内容】

1.构造异构、碳链异构的正确书写方法。

2.顺反异构及其Z/E命名法。

3.分子的手性、手性碳原子、对称因素、对映体、非对映体、外消旋体和内消旋体。

4.Fischer投影式的书写方法及注意事项。

5.构型的标记方法（D/L法和R/S法）。

6.含一个、两个手性碳原子的光学异构。

7.乙烷、丁烷、环己烷的构象。第三章有机化合物的同分异构现象§3—1历史的回顾1797年

法国化学家Proust（普卢斯特）提出定比定律之后，人们便认为具有相同组成的化合物，便具有相同的性质，这一错误观点直到1822～1826年间才被新的发现所否定。这就是：

Wǒhler（魏勒

德国化学家）Liebig（李比希

德国化学家）分别证实了异氰酸（HNCO）和雷酸（HONC）；异氰酸银（AgNCO）和雷酸银（AgONC）。

1828年

Wǒhler试图使氯化铵溶液与氰酸银反应来制备氰酸铵，但得到的确却是组成相同，性质不同的尿素。

1848年

Pasteur（巴斯德

法国化学家）在显微镜下用镊子将外消旋酒石酸拆分成右旋和左旋酒石酸。

1861年

Butlerov（布特列洛夫

俄国化学家）在德国自然科学代表大会上作了《论物质化学结构》的

§3—2构造异构本节以自学为主。这里只简单介绍碳链（碳架）异构的正确书写方法：

以C6H14为例：

练习：

写出分子式为C7H14的环烷烃的碳架异构体。

§3—3顺反异构重点介绍顺反异构体的Z/E标记法。

那些化合物存在顺反异构体：

产生顺反异构体的原因：

具有双键的化合物——由于双键不能自由相同的原子或基团位于双键（或环平面）的同侧为“顺式”；否则为“反式”。

2.Z/E标记法：该法是1968年IUPAC规定的系统命名法。

规定按“次序规则”，若优先基团位于双键的同侧为Z式（德文Zusammen的缩写，中文意为‘在一起’）；否则为E式（德文Entgegen的缩写，中文意为‘相反的’）。

应用举例:含C=C双键的化合物：含C=N、N=N双键的化合物：

3.顺/反标记法和Z/E标记法一致吗？

两种标记方法在绝大多数情况下是一致的，即顺式就是Z式，反式就是E式。但有时却刚好相反。

练习：

命名下列化合物：

§3—4光学异构现象

实验事实：

同为乳酸，为什么会具有不同的光学性质呢？

如果在两个棱镜之间放一个盛液管，里面装入两种不同的物质：那么，偏振光能否透过第二个Nicol棱镜(检偏镜)取决于两个棱镜的晶轴是否平行，平行则可透过；否则不能通过。

结论：物质有两类：

（1）旋光性物质——能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。

（2）非旋光性物质——不具有旋光性的物质，叫做非旋光性物质。

旋光性物质使偏振光旋转的角度，称为旋光度，以“α”表示。

但旋光度“α”是一个常量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响，为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度[α]来表示：

式中：α为旋光仪测得试样的旋光度；为试样的质量浓度，单位g.mL;若试样为纯液体则为密度.

l

为盛液管的长度，单位dm。

t测样时的温度。为旋光仪使用的光源的波长（通常用钠光，以D表示。§3—4—2分子的手性和对称性一、旋光性产生的原因

有比较才能鉴别。

(2)二者的关系：互为镜象（实物与镜象关系，或者说左、右手关系）。二者无论如何也不能完全重叠。与镜象不能重叠的分子，称为手性分子。分子的构造相同，但构型不同，形成实物与镜象的两种分子，称为对映异构体（简称：对映体）。

对映体：成对存在，旋光能力相同，但旋光方向相反。二者能量相同（分子中任何两原子的距离相同）。

外消旋体：等量对映体的混合物。

二、对称因素：

1.对称面

2.对称中心判定为是手性分子。

故：分子的手性是对映体存在的必要和充分条件。

§3—4—3含一个手性碳原子化合物的对映异构一、构型的表示法：1.透视式（三维结构）：略

2.Fischer投影式：

使用Fischer投影式的注意事项：

(1)可以沿纸面旋转，但不能离开纸面翻转。

(2)可以旋转180。，但不能旋转90。或270。。

二、构型标记法：

1.D/L标记法D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛**D、L与“+、-”没有必然的联系2.R/S标记法A.三维结构：

B.Fischer投影式：

结论：当最小基团处于横键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针，其构型为R；反之，构型为S。

结论：当最小基团处于竖键位置时，其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针，其构型为R；反之，构型为S。

§3—4—4含两个手性碳原子化合物的对映异构

一、.含两个不同手性碳原子化合物的对映异构

结论：

异构体数目——

2n=22=4（n：手性碳原子数目）对映体数目——

2n–1=2（2–1）=2（对）

二.含两个相同手性碳原子化合物的对映异构

结论：异构体数目

旋光异构体的数目=2n-1n为偶数：

内消旋体的数目=2n/2-1立体异构体总数=2n–1+2n/2–1立体异构体总数=2n–1

n为奇数：

内消旋体的数目=2(n–1)/2外消旋体与内消旋体：

外消旋体：是混合物，可拆分出一对对映体。内消旋体：是化合物，不能拆分。外消旋体与内消旋体的共同之处是：二者均无旋光性，但本质不同。

§3—4—5含手性轴及手性面化合物的对映异构一、含手性轴的化合物1.丙二烯型化合物

2.联苯型化合物某些原子或基团的半径如下：二、含手性面的化合物§3—4—6环状化合物的对映异构一、三元环

1.A、A型二取代：有三个异构体。2.A、B型二取代：有22=4个异构体，两对对映体。

练习：

试写出三元环A、A、A型；A、A、B型；A、B、

C型三取代化合物的立体异构体。

二、四元环

三、六元环

1,2-二取代、1,3-二取代、1,4-二取代化合物。(自学)

§3—5构象异构构象异构产生的原因：

由于以σ键连接的两个原子可以相对的自由旋转，从而使分子中的原子或基团在空间有不同的排布方式。

一、乙烷的构象

在乙烷分子的无数个构象异构体中，其两个典型的构象异构体（又称极限构象异构体）可表示如下：§3—5—1烷烃的构象

乙烷分子不同构象的能量曲线如下图所示：二、丁烷的构象

由此可见，交叉式构象的能量较低，故较为稳定。丁烷绕

C2—C3σ键旋转的典型构象有四种：丁烷分子不同构象的能量曲线如下图所示：由此可见：丁烷四种典型构象能量的高低顺序是：全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞反交叉式

结论：反交叉式是丁烷的优势构象（又称：最稳定构象。§3—5—2环己烷及取代环己烷的构象一、环己烷的构象

船式构象

环己烷的六个碳原子构成两个平面；

六个a、e键分别为三上三下；

同一碳原子若a键在上，e键必然在下；

a、e键可以相互转化。

二、取代环己烷的优势构象1.一取代环己烷

结论：取代基处于e键稳定。

2.二取代环己烷

(1)1,2-二取代环己烷处于e键的取代基越多越稳定。

当有两个不同的取代基时，大的取代基处于e键稳定。

(2)1,3-二取代环己烷结论:稳定性

——

反式

＞

顺式。

结论:稳定性——顺式＞反式。

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。2.写出下面化合物的优势构象。

VnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYpw-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-E5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KSjVnYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaPhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E5H9KcO