有机化合物的同分异现象(全).doc

有机化合物的同分异构 构造异构是指分子式相同，而分子中原子相互连接的次序不同的一种异构现象，包括碳胳异构、位置异构和官能团异构。构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同引起的异构现象称为立体异构（stereoisomerism）。分子中原子在空间的不同排列方式形成了不同的构型或构象，所以立体异构又分为构型异构与构象异构。例如顺-2-丁烯与反-2-丁烯这种顺反异构即属于构型异构，丁烷的不同构象和环已烷的不同构象都属于构象异构 构型异构不仅包括顺、反异构，对映异构也属于构型异构，对映异构的分子式相同，构造也相同，只是构型不同。 现在可以把异构现象归纳为： 顺反异构 由于双键不能自由旋转，所以当两个双键碳原子各连有两个不同的原子或基团时，可能产生两种不同的空间排列方式。例如2-丁烯： (I) 顺-2-丁烯 (II) 反-2-丁烯 （沸点3.7 ℃） （沸点0.88 ℃） 两个相同基团（如I 和 II中的两个甲基或两个氢原子）在双键同一侧的称为顺式，在异侧的称为反式。这种由于分子中的原子或基团在空间的排布方式不同而产生的同分异构现象，称为顺反异构，也称几何异构。通常，分子中原子或基团在空间的排布方式称为构型，因此顺反异构也是构型异构，它是立体异构中的一种。 需要指出的是，并不是所有的烯烃都有顺反异构现象。产生顺反异构的条件是除了σ键的旋转受阻外（双键或环），还要求两个双键碳原子上分别连接有不同的原子或基团。也就是说，当双键的任何一个碳原子上连接的两个原子或基团相同时，就不存在顺反异构现象了。例如，下列化合物就没有顺反异构体。 当与双键相连的两个碳原子上连有相同的原子或基团时，例如上面的(I)和(II)，可采用顺反命名法。两个相同原子或基团处于双键同一侧的，称为顺式，反之称为反式。书写时分别冠以顺、反，并用半字线与化合物名称相连。例如： 顺- 2 -戊烯 反- 2 -戊烯 当两个双键碳原子所连接的四个原子或基团均不相同时，则不能用顺反命名法命名，而采用Z, E-命名法。例如： (III) (E)- 1-氯-2-溴丙烯 (IV) (Z)- 2-甲基-1-氯-1-丁烯 Z, E-命名法（参见命名） 对映异构 1 对映异构现象 以乳酸（α-羟基丙酸）为例，人体剧烈运动时肌肉分解出的乳酸与乳糖经细菌发酵后得到的乳酸，其分子式与构造都相同；物理性质、化学性质也相同，其最显著的区别是二者对平面偏振光的旋光性不同，肌肉乳酸使偏振光的振动平面向右旋转，发酵乳酸使偏振光的振动平面向左旋转，经过研究发现，这两种乳酸实际上在空间具有不同的构型，两种构型之间的关系正象物体与其镜象的关系一样，即具有对映关系，人们把这种构造相同，构型不同并且互呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构。由于对映异构体最显著的特点是对平面偏振光的旋光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异构或光学异构。 光学异构现象是有机化合物中极为普遍而又非常重要的一种现象。很多天然有机化合物如生物碱、萜类、糖类化合物、氨基酸核酸等，都具有光学异构。不管是天然药物、天然农药，还是人工合成的药物与农药，也往往与光学异构密切相关。由于不同的光学异构体（对映异构体）的生理活性（或生物活性）差别极大，到目前为止，世界上已商品化的医药、农药品种中，已有百分之二十多的为纯光学异构体，而且有日趋增加的趋势。对映异构在立体异构中占有极其重要的地位，而掌握立体化学知识是学好有机化学必不可少的。由于对映异构最重要的特点是对平面偏振光的旋光性不同，故对平面偏振光的旋光性是识别对映异构体最重要的方法，所以下面必须讨论偏振光和物质的旋光性。 2.物质的旋光 2.1 平面偏振光? 光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。 平面偏振光——只在一个平面上振动。 光波振动方向与前进方向示意图 2.2旋光物质 若将两个尼科尔棱镜平行放置（两棱镜晶轴平行），通过第一个尼科尔棱镜产生的偏光，必然能完全通过第二个尼科尔棱镜，如果在二者间放置盛满液体或溶液的旋光管，就有两种不同的情况发生：一种情况是管子里装的水、乙醇、乙酸、丙酮等液体或苯甲酸的水溶液，偏光可以通过第二个棱镜；如果装的是乳酸、苹果酸、葡萄糖等水溶液，必须把第二个棱镜旋转一定的角度后，偏光才能通过。这说明偏光通过这些物质后，其振动平面被旋转了一定角度，我们把具有此种性质的物质称为旋光性物质或光学活性物质。