中国科学技术大学：《有机化学 Organic Chemistry》课程教学资源（课件讲义）08 立体化学 Stereochemistry

8。立体化学 Stereochemistry

8。立体化学 Stereochemistry

1848 Louis Pasteur HOCOOH HOCOOH HOCOOH HOCOOH 1874 Van't Hoff 碳的四面体学说

Ιν τηε 19τη χεντυρψ, σεϖεραλ ασψµµετριχ χρψσταλσ ωερε δισχοϖερεδ. Αλσο, τηε σολυτιονσ οβταινεδ φροµ τηε ασψµµετριχ χρψσταλσ ωερε ασψµµετριχ. 1848 Louis Pasteur COOH COOH HO HO COOH COOH HO HO 1874 Van’t Hoff 碳的四面体学说

8.1异构体的分类 立体化学是从三维空间来研究分子的结构和性质的科学。具 有相同的分子式，但具有不同结构的化合物成为异构体，异构 体主要分为两大类：构造异构和立体异构 1.构造异构 构造异构是指具有相同的分子式而分子中原子结 合的顺序不同而产生的异构

8.1 异构体的分类 立体化学是从三维空间来研究分子的结构和性质的科学。具 有相同的分子式，但具有不同结构的化合物成为异构体，异构 体主要分为两大类：构造异构和立体异构 1. 构造异构 构造异构是指具有相同的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： CH: 碳架异构体 C4H1o CH:CH2CH2CH; CH:CHCH: OH 位置异构体 C3HsO CH3CH2CH2OH CH:CHCH3 构造异构体 官能团异构体 C,0 CH3OCH3 CH3CH2OH OH 互变异构体CH0 c26m一三m-c

构造异构可分为： 碳架异构体 位置异构体 官能团异构体 互变异构体 构造异构体

2.立体异构 立体异构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包括顺反异构、构 象异构和对映异构 A.顺反异构 顺反异构是由于共价键的旋转受到阻碍而产生原子在空间排 布的位置不同的异构体 H3C CH2CH3 CH2CH3 H3C CH3

2. 立体异构 立体异构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，立体异构包括顺反异构、构 象异构和对映异构 A. 顺反异构 顺反异构是由于共价键的旋转受到阻碍而产生原子在空间排 布的位置不同的异构体 C C H H H3C CH2CH3 C C H3C H H CH2CH3 H H CH3 CH3 H CH3 CH3 H

B.构象异构 CH3 CH3 CH 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 代表一种物质，所以具有相同构型的化合物可以以不同的构象 存在

B. 构象异构 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 代表一种物质，所以具有相同构型的化合物可以以不同的构象 存在。 CH3 H H CH3 H H H H CH3 CH3 H H CH3 CH3

C.对映异构 对映异构是由于分子内碳原子上所连接的四个不同基团在空 间排列顺序不同而产生的异构。 Br Br B H3C—C-C2H5 H3C 'C2H5 C2H CI ci 其中实楔表示指向纸前面，虚楔表示指向纸后面 这两个化合物不能重叠，它们互为镜像的关系，所以它们是 一对异构体，互为对映，因此称为对映异构（enantiomerism)

C. 对映异构 对映异构是由于分子内碳原子上所连接的四个不同基团在空 间排列顺序不同而产生的异构。 其中实楔表示指向纸前面，虚楔表示指向纸后面 这两个化合物不能重叠，它们互为镜像的关系，所以它们是 一对异构体，互为对映，因此称为对映异构（enantiomerism)。 C Br H3C Cl C2H5 Br H3C Cl C2H5 CH3 Br C2H5 Cl

对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手互 为镜像，它们不能重合，就像左手的手套戴在右手上不 合适，为此把实物和镜像不能重合的现象称为手性( chirality)；如果实物和镜像能重合，则实物和镜像为同 一物质，它是非手性的(achiral),无对映体。 CH3 CH3 H-C -CI C-H CH3 CH3

对映异构好比人的左手和右手的关系，左手和右手互 为镜像，它们不能重合，就像左手的手套戴在右手上不 合适，为此把实物和镜像不能重合的现象称为手性（ chirality)；如果实物和镜像能重合，则实物和镜像为同 一物质，它是非手性的（achiral)，无对映体。 C CH3 H CH3 Cl C CH3 Cl CH3 H

两个对映体结构差别很小，故它们具有相同的沸点、熔点 、溶解度等，化学性质也基本相同，很难用一般的物理及化 学方法区分。 对映体对平面偏振光的作用不同，一个可使平面偏振光向 右旋，符号为（+)，称为右旋体；另一个可使平面偏振光向 左旋，符号为（-)，称为左旋体，其向右和向左旋转的角度 基本相同，因此对映异构也称为旋光异构(Optical isomer)。 物质能使平面偏振光旋转的性质称为旋光性或光学活性 (optical activity);具有旋光性的物质称为光学活性物质

两个对映体结构差别很小，故它们具有相同的沸点、熔点 、溶解度等，化学性质也基本相同，很难用一般的物理及化 学方法区分。 对映体对平面偏振光的作用不同，一个可使平面偏振光向 右旋，符号为（+），称为右旋体；另一个可使平面偏振光向 左旋，符号为（-），称为左旋体，其向右和向左旋转的角度 基本相同，因此对映异构也称为旋光异构(Optical isomer)。 物质能使平面偏振光旋转的性质称为旋光性或光学活性 (optical activity)；具有旋光性的物质称为光学活性物质

C2H5 C2H5 H一C=OH HO—C=H CH3 CH3 [a]25=+13.52 [o]25=-13.52 手性、对映异构、旋光活性联系起来，可得出以下结论： 实物与镜像不能重合，物质具有手性，有对映异构现象，具 有旋光活性；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。因此，实物与镜像的不重合性是产生对 映异构现象的充分必要条件

把手性、对映异构、旋光活性联系起来，可得出以下结论： 实物与镜像不能重合，物质具有手性，有对映异构现象，具 有旋光活性；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。因此，实物与镜像的不重合性是产生对 映异构现象的充分必要条件。 [α]D 25 = +13.52 [α]D 25 = -13.52 C C2H5 H CH3 OH C C2H5 HO CH3 H