《有机化学》课件-7-1

第七章

立体化学7.1异构体的分类

具有相同分子式，但结构不同的化合物称为异构体，异构体主要可分为两大类：构造异构和立体异构。

一、构造异构

构造（construction）异构是指具有相同分子式，而分子中原子结合的顺序不同而产生的异构，构造异构可分为：

构造异构用构造式表示。二、立体异构

许多分子具有三维空间结构，研究分子的立体结构，及其立体结构对其物理性质及化学性质影响的部分叫做立体化学（Stereochemistry)，立体异构是立体化学的一个重要方面。

立体异构（stereoisomerism)是指具有相同的分子式，相同的原子连接顺序，不同的空间排列方式引起的异构。立体异构用构型式表，如1，4-二甲基环己烷的立体异构可表示为：

（1）顺反异构如:顺-和反-2-丁烯，亦称和E-2-丁烯。

烯烃的异构及上面提到的环烷烃的异构，都是由于共价键的旋转受到阻碍而引起的。

构象异构是指分子内单键旋转角度不同而产生的异构，如丁烷的反式交叉式及顺叠重叠式构象：1-甲基环己烷中甲基分别处于a键和e键时的两种椅式构象:

构象异构可通过单键的旋转互相转化，两种异构体之间存在平衡，最稳定的构象占有较大的比例，它们很难分离，实际上都代表一种物质，可见具有相同构型的化合物可以以不同的构象存在。（3）对映异构碳

为正四面体构型。如果一个碳上连有四个不同的基团，我们做成一个模型，设想面前有一面镜子，然后再制作它的镜像，得到如下的两个模型：

结果发现两个化合物不能重叠，可见影像不是分子自身，他是一对异构体。二者互为失物和镜像的关系，因此成为对应异构（enantiomerism)。

对应异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手互为镜像他们不能重合，就像左手的手套戴在右手上总是不合适，为此把实物和镜像不能重合的现象称为手性(chirality)。

2-丁烯水合，分离成两种2-丁醇二者互为镜像关系，不能重合，它们是一对对映体，或者说具有手性。具有手性的分子称为手性分子（chiralmolecule)。2-丁醇模型图如下：也可用楔形式表示其构型。其中实楔表示指向纸前面，虚楔表示指向纸后面。

又如2-氯丁烷CH3CHC1C2H5也具有手性。

值得注意的是，任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能重合，例如:乙醇（图见下页）。

如果实物和它的镜像能重合，则实物与镜像为同一物质，它是非手性的(achiral），无对映体。

两个对映体结构差别很小，因此它们具有相同的沸点、熔点、溶解度等，当不存在外界手性影响时，化学性质也基本相同，很难用一般的物理及化学方法区分。但它们对平面偏振光的作用不同:一个可使平面偏振光向右旋（dextrorotation)，符号为（+)，称为右旋体;另一个可使平面偏振光向左旋(levorotation)，符号为（-)，称为左旋体。其向右及向左旋转的角度基本相同，因此对映异构也称为旋光异构（opticalisomer)。物质能使平面偏振光旋转的性质称为旋光性或光学活性（opticalactivity)。具有旋光性的物质称为光学活性物质，例如2-丁醇有一对对映体，各具有旋光性，为光学活性物质，其比旋光度分别为-13.52°和+13.52°。

若从有无光学活性的角度来看立体异构，则又可分为两大类:有旋光性和无旋光性的立体异构。

把手性、对映异构、旋光活性联系起来，可得出如下的结论:实物与镜像不能重合，则物质具有手性，有对映异构现象，具有光学活性。反之实物和镜像能重合，此物质是非手性的，无对映体，无旋光活性。可见镜像的不重合性是产生对映异构现象的充分必要条件。

具有光学沽性的物质可使平面偏振光旋转，那么什么是平面偏振光呢？化合物的旋光性又是怎样测得的？问题7-1解释下列各