第三章 有机化合物的同分异构
3.1 构造异构 3.2 构象异构 3.3 顺反异构
3.4 旋光异构
教学要求
掌握同分异构的概念和分类 掌握顺反异构产生条件及其构型表示方法 由结构特征判断分子是否具有旋光性。 熟悉手性、手性分子、对映体、非对映体、 内消旋体、外消旋体等基本概念。 掌握旋光异构体构型的标记。
12.1 kJ/mol
II
IV
室温下可以自由旋转 交叉式是优势构象
V
0 kJ/mol
I
III
重叠式
能量最高 最不稳定
交叉式 优势构象
能量最低 最稳定
3.2.1.2 正丁烷的构象
围绕C1-C2 或C3-C4旋转时与乙烷构想相似， 有2种极端构象：交叉式和重叠式 围绕C2-C3 旋转时，共有4种极端构象： 全重叠式、邻位交叉式、部分重叠式和对位交叉式。
练习：
写出芳香族化合物C8H12Br的同分异构体
3.1.2 官能团位置异构
定义：其他都相同，官能团位置不同
3.1.3 官能团异构
定义：分子式相同，官能团不同引起的异构
英文名：different
functional groups
例如：
单烯烃和环烷烃（分子式相同） 二烯烃与炔烃；醇酚醚；醛酮；羧酸与酯
VI
o
H H
CH3 H H CH3
VII
CH3 H
3.2.1.2 正丁烷的构象
丁烷的构象与能量的关系
22.6 kJ/mol IV
13.8 kJ/mol 3.8 kJ/mol 0 kJ/mol
II
VI
III I
V
VII
3.2.1.2 正丁烷的构象
四种构象稳定性次序：
对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠
透视式
视线垂直于 C-C键轴
锯架式
视线于C-C 键轴成45℃
纽曼投影式
沿C-C 键轴投影
3.2.1.1 乙烷的构象
两面角
3.2.1.1 乙烷的构象
H H H I H H H 60
o
HH H H II H H
ห้องสมุดไป่ตู้60
o
H H
H
H H
60
o
HH 60 H H IV H H
o
H H
H
H H
H III
H V
同分异构体 Isomers
定义： 分子式相同，而结构和性质不同的化合物
同分异构现象
结构复杂 种类多 数目大
5 3 6 5 7 9 8 18 9 10 20 366319 30 4111846763
碳原子数 同分异构体数
1 2 3 4 1 1 1 2
35 75
同分异构分类
(原子连接方式和次序不同)
反- (e,e)
稳定构象
顺-(a,e)
3.3 顺反异构
CH3 H H H3C H H
CH3 H3C
H H
HH
优势构象
构象分布
注意：大部分分子的优势构象都是对位交叉式，当 分子中基团之间能够产生相互作用时，优势构象会 不同。如具有R-CH2CH2OH(R=-OH, -OR, -F, –Cl, -Br)结构的乙醇及其单醚等化合物，由于形成分子 内氢键，其优势构象为邻位交叉式。
互为官能团异构
3.1.3 官能团异构
练习: 写出C4H8的所有构造异构体
3.1.4 互变异构
互变异构现象：有机化合物有时会有两种或两种 以上异构体的化合物存在，且可以相互转变，达 到动态平衡的现象。
酮式（92.5%）
烯醇式（7.5%）
3.1.4 互变异构
凡是含有活泼α-H的羰基化合物均可发生酮式和烯
练习题
写出2,3-二氯丁烷的最稳定构象，并用伞形式、 锯架式和纽曼式表示。
CH3 H C Cl H3C C CH3 Cl H H CH3 Cl Cl H H Cl
CH3 H Cl CH3
3.2.2 环烷烃的构象
环己烷的构象
锯架式
纽曼 投影式
取代环烷烃的构象
反式十氢化萘以e.e 连接，比a.e连接的顺式稳定
3.2.1.2 正丁烷的构象
H H CH3 对位交叉式 I CH3 H 60o H H H CH3 H 60 CH3 H
o
H H
CH3 CH3 H H
60
o
CH3CH3 H H H H 全重叠式 IV
半重叠式 II CH3 H H H V
邻位交叉式 III
60
o
CH3 H
60
o
CH3 H 60 H H
碳架异构 官能团位置异构
构造异构 同分异构
官能团异构
互变异构 构象异构 单键自由旋转引起的异构
立体异构
(相同的原子连接次序,不 同的空间排列方式)
顺反异构 构型异构 旋光异构
构型：分子中原子或基团在空 间的排列方式
3.1 构造异构
定义：分子内各原子间相互连接的方式和次 序不同而引起的同分异构现象。
英文名： Constitutional isomerism
3.1.1 碳架异构
定义：碳原子连接方式不同而产生的异构
英文名：different carbon skeletons 例如：
正丁烷
异丁烷
戊烷：正戊烷、异戊烷和新戊烷
3.1.1 碳架异构
乙苯
邻-二甲苯
间-二甲苯
对-二甲苯
随着碳原子数增加，同分异构数目迅速增大
醇式互变异构现象，结构不同，两者所占比例不 同。单纯的醛、酮结构酮式占主要比例；-酮酯 或-二酮中烯醇式占比例较高。
分子内氢键
-共轭
3.2 构象异构
构象 ( Conformation): 由于单键自由旋转引起的立体异构
3.2.1 烷烃的构象
分子的构象常用伞形式（透视式）、萨哈斯投影 式（锯架式）、纽曼投影式表示。