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1、有机化合物的异构体分有机化合物的异构体分有机化合物的异构体分有机化合物的异构体分类类类类第1页/共65页3.1 3.1 3.1 3.1 构造异构构造异构构造异构构造异构碳链异构碳链异构官能团异构官能团异构官能团官能团位置异构位置异构互变异构互变异构构造异构构造异构构造异构：分子式相同，分子中原子相互连接方式不同构造异构：分子式相同，分子中原子相互连接方式不同构构 造：分子中原子相互连接的方式造：分子中原子相互连接的方式第2页/共65页碳链异构碳链异构最普遍，异构体数目巨大，物理性质和化学性最普遍，异构体数目巨大，物理性质和化学性质十分接近，分离困难。质十分接近，分离困难。3.1 3.1 构造异
2、构构造异构第3页/共65页3.1 3.1 构造异构构造异构官能团位置异构官能团位置异构异构体数目较多，理化性质相近，分离较难异构体数目较多，理化性质相近，分离较难第4页/共65页3.1 3.1 构造异构造异构构官能团异构官能团异构异构体之间化学和物理性质差别较大，分离十分容易异构体之间化学和物理性质差别较大，分离十分容易第5页/共65页3.1 3.1 构造异构构造异构两个异构体迅速地相互转化，构成处于动态平衡的混合物两个异构体迅速地相互转化，构成处于动态平衡的混合物动态异构，不能分离出来，但仪器可以检测出来动态异构，不能分离出来，但仪器可以检测出来互变异构互变异构第6页/共65页3.1 3.1
3、 3.1 3.1 构造异构构造异构构造异构构造异构碳链异构碳链异构官能团异构官能团异构官能团位置异构官能团位置异构没有数目限制，碳数越多，异构体数目没有数目限制，碳数越多，异构体数目就越多就越多理化性质相近有差异，分离困难理化性质相近有差异，分离困难难以通过简单的化学或物理方法相互转变难以通过简单的化学或物理方法相互转变只有两种处于平衡态的异构体，只有两种处于平衡态的异构体，不能分离，理化性质没有区别。不能分离，理化性质没有区别。互变异构互变异构理化性质差异大，易于分离理化性质差异大，易于分离第7页/共65页3.2 3.2 3.2 3.2 顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构对映异
4、构对映异构构型异构构型异构构型是指分子中各原子和基团在空间的相对位置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，即分子的几何形象是分子结构体现的一种表观现象，即分子的几何形象构型异构是指具有相同构造的分子，由于构型不同产生的异构构型异构是指具有相同构造的分子，由于构型不同产生的异构第8页/共65页烯烃的顺反异构烯烃的顺反异构产生条件：双键上的每个碳原子分别连有两个不同的原子或基团产生条件：双键上的每个碳原子分别连有两个不同的原子或基团判断下面化合物判断下面化合物是否存在顺反异构？是否存在顺反异构？第9页/共65页E-2-E-2-溴溴-1-1-碘丙烯碘丙烯顺顺-2-2-丁
5、烯丁烯反反-2-2-丁烯丁烯烯烃的顺反异构烯烃的顺反异构第10页/共65页环烷烃的环烷烃的顺反异构顺反异构顺式顺式反式反式环上必须有两个或两个以上带有不同取代基或原子的碳原子环上必须有两个或两个以上带有不同取代基或原子的碳原子第11页/共65页环烷烃的环烷烃的顺反异构顺反异构反反-环丙烷环丙烷-1-1，2-2-二甲酸二甲酸顺顺-1-1，2-2-二甲基环己烷二甲基环己烷H HH HH H3 3C CCHCH3 3H HH HH H3 3C CCHCH3 3反反-1-1，2-2-二甲基环己烷二甲基环己烷第12页/共65页3.3 3.3 3.3 3.3 对映异构对映异构对映异构对映异构手性手性手性分
6、子手性分子:不能和其镜象重合的分子不能和其镜象重合的分子非手性分子：能和其镜象重合的分子非手性分子：能和其镜象重合的分子手手 性：性：物与其镜像不能重叠的现象物与其镜像不能重叠的现象乳酸分子乳酸分子第13页/共65页手性手性手性手性模型模型对称性对称性对称面对称面如何判断一个有机分子是否具有手性如何判断一个有机分子是否具有手性对称心对称心对称轴对称轴如果一个分子结构中即没有对称面又没有对称中心，则该如果一个分子结构中即没有对称面又没有对称中心，则该分子具有手性分子具有手性第14页/共65页对称性对称性非非手手性性分分子子1 1个个1 1个个1 1个个1 1）对称面对称面-第15页/共65页对称
7、性对称性非非手手性性分分子子2 2）对称中心对称中心第16页/共65页对称性对称性既没有对称面，又没有对称中心，只含旋转轴对称因素的既没有对称面，又没有对称中心，只含旋转轴对称因素的分子是手性分子分子是手性分子非手性非手性手性手性非手性非手性3 3）对称轴）对称轴第17页/共65页复习复习复习复习第18页/共65页复习构造异构复习构造异构复习构造异构复习构造异构碳链异构碳链异构官能团异构官能团异构官能团位置异构官能团位置异构互变异构互变异构分子式相同，分子中原子相互连接方式不同分子式相同，分子中原子相互连接方式不同第19页/共65页复习复习复习复习构型异构构型异构构型异构构型异构顺反异构顺反异
8、构对映异构对映异构构型异构是指具有相同构造的分子，由于分子中各构型异构是指具有相同构造的分子，由于分子中各原子和基团在空间的相对位置不同产生的异构原子和基团在空间的相对位置不同产生的异构第20页/共65页对映异构和旋光性对映异构和旋光性对映异构体对映异构体凡手性分子，必有互为镜像的构型，凡手性分子，必有互为镜像的构型，互为镜像的两种构型的异构体称为对映体互为镜像的两种构型的异构体称为对映体物理性质：相同物理性质：相同化学性质：仅在手性环境下表现出差别 旋光性：对偏振光的作用不同 性质差别性质差别 名称名称 熔点熔点/o oC C 2525(20%20%水水）溶解度溶解度 pkpka1 a1 p
9、kpka2a2 (+)-(+)-酒石酸酒石酸 170 +12170 +12o o 139 2.93 4.23139 2.93 4.23 (-)-(-)-酒石酸酒石酸 170 -12170 -12o o 139 2.93 4.23 139 2.93 4.23 第21页/共65页对映异构和旋光性对映异构和旋光性比旋光度比旋光度C-C-液体浓度液体浓度L-L-盛液管盛液管第22页/共65页构型的表示法和构形的标记构型的表示法和构形的标记1 1。构型的表示法。构型的表示法CHCH3 3OHOHHOHOCHCH3 3立体透视式立体透视式FisherFisher投影式投影式第23页/共65页1 1。构型的
10、表示法构型的表示法FischerFischer投影式投影式竖直键代表伸向纸后面的键竖直键代表伸向纸后面的键水平键代表伸向纸前面的建水平键代表伸向纸前面的建第24页/共65页FischerFischer投影式的书写原则投影式的书写原则构型翻转构型翻转构型复原构型复原第25页/共65页可在纸面上转可在纸面上转180180不能在纸面上转不能在纸面上转9090，270270不能离开纸面翻转不能离开纸面翻转180180交换两基团，改变构型；交换两次，构型不变交换两基团，改变构型；交换两次，构型不变固定其中一个基团不变，顺时针或反时针旋转其他固定其中一个基团不变，顺时针或反时针旋转其他三个基团，构型不变三
11、个基团，构型不变FischerFischer投影式的书写原则投影式的书写原则第26页/共65页2.2.构型的标记构型的标记D-LD-L标记法标记法其他化合物构型的确定：通过化学反应与甘油醛相关联其他化合物构型的确定：通过化学反应与甘油醛相关联甘油醛构型的确定：任意指定甘油醛构型的确定：任意指定第27页/共65页 2.2.2.2.构型的标记构型的标记R-SR-S标记法标记法按按“次序规则次序规则”判别判别第28页/共65页R-SR-S标记法标记法 SRR第29页/共65页R-SR-S标记法标记法FisherFisher投影式的投影式的R R，S S构型标记法构型标记法CHOCHOCHCH3 3H
12、 H H HHOHOCHOCHOCHCH3 3OHOHH H H HS S S SR R R RH H H HCHCH3 3OHOHCHOCHOS S S S如最小基团在竖直键上，则其他三个基团从大到小为顺时针时，构型为如最小基团在竖直键上，则其他三个基团从大到小为顺时针时，构型为R R，反之为，反之为S S。如最小基团在水平键上，则其他三个基团从大到小为顺时针时，构型为如最小基团在水平键上，则其他三个基团从大到小为顺时针时，构型为S S，反之为，反之为R R；第30页/共65页构型与旋光性的关构型与旋光性的关系系D,L-D,L-由与甘油醛的关联决定由与甘油醛的关联决定R,SR,S由次序规则决
13、定由次序规则决定(+),(-)(+),(-)由实验测得由实验测得三者并无必然联系三者并无必然联系R-(+)-2,3-R-(+)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛S-(-)-2,3-S-(-)-2,3-二羟基丙醛二羟基丙醛第31页/共65页含手性碳原子分子的对映异构含手性碳原子分子的对映异构手性碳原子手性碳原子 与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。1)1)含一个手性碳原子的分子含一个手性碳原子的分子第32页/共65页1 1）含一个手性碳原子的分子）含一个手性碳原子的分子D20=+3.8o(水)D20=-3.8o(水)左旋体左旋体外消旋体外消旋体右旋体右旋体等量
14、的左旋体和右旋体的混合物，无旋光性等量的左旋体和右旋体的混合物，无旋光性用用 ()()或或 (RS)(RS)或或 (dl)(dl)或或 DLDL表示。表示。第33页/共65页2 2）含两个不同手性碳原子的分含两个不同手性碳原子的分子子 第34页/共65页2 2）含两个不同手性碳原子的分含两个不同手性碳原子的分子子 对映体对映体：与与；与与非对映体非对映体：与与、与与、与与、与与构造相同构造相同,构型不同构型不同,相互间不是实物与相互间不是实物与镜影关系的立体异构体镜影关系的立体异构体第35页/共65页3 3 3 3）含多个不同手性碳原子的分子）含多个不同手性碳原子的分子N N个手性碳的异构体数
15、目个手性碳的异构体数目对映异构体数目对映异构体数目=2=2n n 外消旋体数目外消旋体数目=2=2n-1n-1第36页/共65页4 4 4 4）含两个相同手性碳原子的分子）含两个相同手性碳原子的分子 2R 2R，3R3R2S,3S2S,3S R,S R,S R,S R,S 酒石酸酒石酸第37页/共65页4 4 4 4）含两个相同手性碳原子的分子）含两个相同手性碳原子的分子 2R 2R，3R3R2S,3S2S,3S R,S R,S R,SR,S 分子内部形成对映两半的化合物。分子内部形成对映两半的化合物。(有平面对称因素有平面对称因素)具有两个手性中心的内消旋结构一定是（具有两个手性中心的内消旋
16、结构一定是（RSRS）构型）构型内消旋体无旋光性内消旋体无旋光性内消旋体内消旋体第38页/共65页复习复习 构型的表示法构型的表示法(20050328)(20050328)CHCH3 3OHOHHOHOCHCH3 3立体透视式立体透视式FisherFisher投影式投影式第39页/共65页复习构型的标记复习构型的标记R-SR-S标记法标记法按按“次序规则次序规则”判别判别D-LD-L标记法标记法甘油醛构型的确定：任意指定甘油醛构型的确定：任意指定其他化合物构型的确定：通过化学反应与甘油醛相关联其他化合物构型的确定：通过化学反应与甘油醛相关联第40页/共65页含有一个手性碳原子的分含有一个手性碳
17、原子的分子子内消旋体内消旋体外消旋体外消旋体含有两个不同和相同手性碳原子的分子含有两个不同和相同手性碳原子的分子复习复习含有手性碳原子的分子含有手性碳原子的分子第41页/共65页练习练习:指出下列各组化合物彼此之间的关系指出下列各组化合物彼此之间的关系(即对映体或非对映体关即对映体或非对映体关系系)（S,SS,S）2,3-2,3-丁二醇丁二醇 （R,SR,S）（R,RR,R）（D D）（E E）（R,SR,S）（R,RR,R）B B和和D D为同一化合物；为同一化合物；C C和和E E为同一化合物；为同一化合物；A A和和C C，E E为对映体；为对映体；A A和和B,DB,D为非对映体为非对
18、映体第42页/共65页（2R,4R2R,4R）（2S,4S2S,4S）整个分子无旋光性，整个分子无旋光性，C C3 3为假不对称碳原子为假不对称碳原子 练习练习:习题习题3 3 3 316 16 16 16 第43页/共65页不含手性碳原子分子的对映异构体不含手性碳原子分子的对映异构体 1.1.丙二烯型分子丙二烯型分子 当当AB AB，分子有手性分子有手性类似物：类似物：无手性无手性 有手性有手性动画演示动画演示第44页/共65页2.2.2.2.联苯型分子联苯型分子苯环间碳碳苯环间碳碳 键旋转受阻，产生位阻构象异构。键旋转受阻，产生位阻构象异构。有手性有手性无手性无手性2,22,2-联萘二酚联
19、萘二酚手性分子手性分子动画演示动画演示第45页/共65页含其它手性原子分子的对映异构含其它手性原子分子的对映异构第46页/共65页环状化合物的构型异构环状化合物的构型异构反反-环丙烷环丙烷-1-1，2-2-二甲酸二甲酸顺顺-环丙烷环丙烷-1-1，2-2-二甲酸二甲酸反反-1-1，2-2-二甲基环己烷二甲基环己烷R,RR,R S,S S,S顺顺-1-1，2-2-二甲基环己烷二甲基环己烷H HH HH H3 3C CH H3 3C CCHCH3 3H HH HCHCH3 3H HH HH H3 3C CCHCH3 3第47页/共65页练习：判断下列化合物能否有对映体存在（习题练习：判断下列化合物能
20、否有对映体存在（习题3 3 3 317171717）无对映体无对映体 有对映体有对映体 第48页/共65页下列化合物中，各有几个手性碳原下列化合物中，各有几个手性碳原子，有几个构型异构体？（习题子，有几个构型异构体？（习题3 3 3 315151515）手性碳数手性碳数构型异构构型异构1 14 43 38 84 48 83 38 8第49页/共65页3.4 3.4 构象异构构象异构(20090311)(20090311)烷烃分子的烷烃分子的构象异构构象异构环烷烃分子环烷烃分子的构象异构的构象异构构象异构构象异构构象：由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或构象：由于围绕单键旋转而产生的分子中的原
21、子或基团在空间的不同排列形式基团在空间的不同排列形式第50页/共65页乙烷和丁烷的构象乙烷和丁烷的构象H HH HH HH HH HH HH HH H重叠式重叠式交叉式交叉式重叠式重叠式交叉式交叉式透视式透视式NewmanNewman投影式投影式H HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH H转转6060第51页/共65页-C-C C-C旋转角度旋转角度/能量能量/kj.mol/kj.mol-1-1H HH H重叠式重叠式H HH HH HH HH HH H交叉式交叉式H HH HH HH HH HH H交叉式交叉式乙烷和丁烷的构象乙烷和丁烷的构象乙烷各种构象的内能变化
22、乙烷各种构象的内能变化12.512.5第52页/共65页CHCH3 3H H3 3C CCHCH3 3H HH HH HH HCHCH3 3乙烷和丁烷的构象乙烷和丁烷的构象H HCHCH3 3H HCHCH3 3H HH HH HH H3 3C CCHCH3 3H HCHCH3 3H HH HH H转转6060转转6060转转6060转转6060转转6060（）对位交叉式对位交叉式（）邻位交叉式邻位交叉式（）部分重叠式部分重叠式（I I）全重叠式全重叠式（）部分重叠式部分重叠式（）邻位交叉式邻位交叉式H HH H3 3C CCHCH3 3CHCH3 3第53页/共65页-C-C C-C旋转角度
23、旋转角度/能量能量/kj.mol/kj.mol-1-1CHCH3 3H H3 3C CCHCH3 3H HH HH HH HCHCH3 3CHCH3 3H HH HH HH HCHCH3 3乙烷和丁烷的构象乙烷和丁烷的构象丁烷各种构象的内能变化丁烷各种构象的内能变化H HCHCH3 3H HCHCH3 3H HH HCHCH3 3H HCHCH3 3CHCH3 3H HCHCH3 3 2121 1414 14143 3 3 3CHCH3 3H HCHCH3 3H HH HH H第54页/共65页环烷烃的构象环烷烃的构象椅式构象椅式构象 船式构象船式构象99.999.9 0.10.1542316
24、CH2CH2142365231465231564透视式透视式NewmanNewman投影式投影式第55页/共65页环烷烃的构象环烷烃的构象123456直立键直立键（键）（键）和平伏键和平伏键（键）（键）6543215312466123451 1第56页/共65页取代环己烷的构象取代环己烷的构象H HR RCH2HR4 45 56 61 12 23 3CH2）一取代环己烷）一取代环己烷R R在键上在键上R R在键上在键上234561H HR R234561HR423156CH2CH2第57页/共65页取代环己烷的构象取代环己烷的构象）一取代环己烷）一取代环己烷H HR RH HR R R 键（）
25、-CH3 95 -CH(CH3)2 97 -C(CH3)3 99.99 K K1 1第58页/共65页取代环己烷的构象取代环己烷的构象2 2）多取代环己烷）多取代环己烷键上取代基多，构象稳定键上取代基多，构象稳定键上有体积较大的取代基，构象稳定键上有体积较大的取代基，构象稳定CHCH3 3(CH(CH3 3)3 3C CCHCH3 3(CH(CH3 3)3 3C C顺甲基叔丁基环己烷顺甲基叔丁基环己烷反甲基叔丁基环己烷反甲基叔丁基环己烷思考：思考：1 1氯氯4 4溴环己烷的稳定构象？溴环己烷的稳定构象？Cl ClBrBrH HH HH HH H第59页/共65页取代环己烷的构象取代环己烷的构象
26、）多取代环己烷）多取代环己烷CHCH3 3(CH(CH3 3)3 3C C氯氯3 3溴环己烷溴环己烷H HH HH HH HCHCH3 3(CH(CH3 3)2 2HCHC反反-甲基甲基2 2异丙基环己烷异丙基环己烷H HH HH HClClBr Br Br Br ClCl反式反式顺式顺式H H反式反式顺式顺式顺顺-甲基甲基4 4异丙基环己烷异丙基环己烷第60页/共65页练习练习(A)(A)与与(B)(B)为对映体为对映体 （A A）（B B）（R R）1-1-溴丙醇溴丙醇 （S S）给出下列两个化合物的构型并确定它们的关系给出下列两个化合物的构型并确定它们的关系第61页/共65页练习练习-命
27、名下列手性化合物命名下列手性化合物（1S1S，2R2R）2 2氯环戊醇氯环戊醇R-1-(2-R-1-(2-环戊烯基环戊烯基)-1-(3)-1-(3-环戊烯基环戊烯基)乙烷乙烷(2R,3R)-2,3-(2R,3R)-2,3-二氯丁烷二氯丁烷(2S,3R)-3-(2S,3R)-3-氯氯-2-2-溴丁硫醇溴丁硫醇第62页/共65页命名下列手性化合物命名下列手性化合物S-1,2-S-1,2-二氯丙烷二氯丙烷S-1-S-1-溴乙醇溴乙醇R-3-R-3-异丙基异丙基-1-1-戊烯戊烯-4-4-炔炔第63页/共65页练习练习-判断下列分子的手性判断下列分子的手性有手性的为有手性的为1 1，4 4，5 5，6 6，7 7第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页