有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象全

1、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)是指分子式相同，而分子中原子相互連接的次序不同的一種異構(gòu)現(xiàn)象，包括碳胳異構(gòu)、位置異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)。構(gòu)造相同，但分子中原子在空間的排列方式不同引起的異 構(gòu)現(xiàn)象稱為立體異構(gòu) （stereoisomerism ）。分子中原子在空間的不同排列方式形成了不同的 構(gòu)型或構(gòu)象，所以立體異構(gòu)又分為構(gòu)型異構(gòu)與構(gòu)象異構(gòu)。例如順-2- 丁烯與反-2- 丁烯這種順反異構(gòu)即屬于構(gòu)型異構(gòu)，丁烷的不同構(gòu)象和環(huán)已烷的不同構(gòu)象都屬于構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)不僅包括順、反異構(gòu)，對(duì)映異構(gòu)也屬于構(gòu)型異構(gòu)，對(duì)映異構(gòu)的分子式相同，構(gòu)造也相同，只是 構(gòu)型不同?，F(xiàn)在可以把異構(gòu)現(xiàn)象歸納為：官能團(tuán)異構(gòu) 位置異構(gòu)同分異構(gòu) b

2、cd,觀察者從排在最后的原子或原子團(tuán)d的對(duì)面看，如果ab-c按順時(shí)針方向排列，其構(gòu)型用R表示。如果a b c按反時(shí)針方向排列，則構(gòu)型用S表示。R.S分別為拉丁文 Rectus與Sinister 的字首，意為 右”與 左”。這種判斷R或S構(gòu)型的方法可比喻為觀察者對(duì)著汽車方向盤的連 桿進(jìn)行觀察，排在最后的d在方向盤的連桿上，a、b、c三個(gè)原子或原子團(tuán)則在圓盤上。COOHCOOHCH3HOHR-OHCH3S-BrClCH3CH3ClBrCHQHCHQHR-S-HQChqOHCOHR-CH 2QHch2qhS-ClBrIHClBrR-S-綜上所述，含有兩個(gè)不相同的手性碳原子的化合物，具有4種對(duì)映異構(gòu)體

3、，含有三個(gè)不相同手性碳原子的化合物，具有 23=8種對(duì)映異構(gòu)體，依此類推，含有 n個(gè)不相同的手性碳 原子的化合物，其對(duì)映異構(gòu)體的數(shù)目為2n,它們分別組成2n-1個(gè)外消旋體但當(dāng)化合物分子中含有相同的手性碳原子時(shí)，由于內(nèi)消旋體的存在 對(duì)映異構(gòu)體的總數(shù)目小于2n.學(xué)習(xí)了以上內(nèi)容之后，有必要對(duì)密切關(guān)聯(lián)的幾個(gè)重要概念進(jìn)行小結(jié)：（1） 手性是判斷化合物分子是否具有對(duì)映異構(gòu)（或光學(xué)異構(gòu)）必要和充分的條件，分子 具有手性，就一定有對(duì)映異構(gòu)，而且一定具有旋光性。（2） 判斷化合物分子是否具有手性，只需要判斷分子是否具有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，凡是 化合物分子既不具有對(duì)稱面，又不具有對(duì)稱中心，一般就是手性分子。（3）

4、含有一個(gè)手性碳原子的分子必定是手性分子，含有多個(gè)手性碳原子的化合物分子 不一定是手性分子，這種化合物可能有手性，也可能不具有手性（如內(nèi)消旋體），（4）盡管對(duì)映體與對(duì)映異構(gòu)體這兩個(gè)概念有時(shí)相互通用，但嚴(yán)格講二者應(yīng)該有所區(qū)別,對(duì)映體僅指互為鏡象的兩種異構(gòu)體，而對(duì)映異構(gòu)體則不僅僅包括對(duì)映體，還包括非對(duì)映體， 內(nèi)消旋體和外消旋體等，所以對(duì)映異構(gòu)體的含義比對(duì)映體要廣。5含多個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)5.1 含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物以2, 3，4-三羥基丁醛為例，其分子中含有二個(gè)互不相同的手性碳原子，在空間有 四種不同的排列，即有四種對(duì)映異構(gòu)體，其構(gòu)型分別如下：HHOCHOOHHCH2OH同理（n

5、）與（川）或（n）與（w） -H與-OH的左右排布不同，每并可組成兩個(gè)外消旋體，即:HHOCOOHOHHCOOH（I）和（n）、（川）與（W）分別組成了兩對(duì)對(duì)異映體，（I）與（川）或（I）與（W）不呈鏡 象對(duì)映關(guān)系，這種不呈鏡象對(duì)映關(guān)系的立體異構(gòu)體為非對(duì)映體， 也是非對(duì)映體。若用 A B表示兩個(gè)手性碳原子的構(gòu)型，隨著 個(gè)手性碳原子會(huì)出現(xiàn) R與S兩種構(gòu)型，可以組合成兩對(duì)對(duì)映體,5.2含有兩個(gè)相同手性碳原子的化合物2 ,3-二羥基丁二酸（酒石酸）分子中含有二個(gè)相同的手性碳原子，用投影式可以寫出F面四種構(gòu)型：(I )和(II )是對(duì)映體，一個(gè)是右旋酒石酸，另一個(gè)為左旋酒石酸，等量混合組成外消 旋酒石

6、酸。(III)與(IV)也呈現(xiàn)鏡象關(guān)系，但不是對(duì)映體，因?qū)? 山)在紙面旋轉(zhuǎn)180, 即可以得到(IV)，說明(III)與(IV)是同一構(gòu)型，即同一個(gè)化合物，在(III)或(IV)的分子中 央都可以找到一個(gè)對(duì)稱面，上半部正好是下半部的鏡象。實(shí)驗(yàn)證明化合物川，不表現(xiàn)出旋光性，這種由于分子中存在對(duì)稱面的而使分子內(nèi)部旋光性互相抵消的化合物，稱為內(nèi)消旋體，用meso表示。應(yīng)當(dāng)指出的是，內(nèi)消旋體也是對(duì)映異構(gòu)體的一種，現(xiàn)在我們更加明確了對(duì)映異構(gòu)與旋光性之間的關(guān)系，旋光性是對(duì)映異構(gòu)的最重要的特征，一種化合物有旋光性， 則一定具有對(duì)映異構(gòu)， 但對(duì)映異構(gòu)體并不一定具有旋光 性(如內(nèi)消旋體，外消旋體)。從酒石酸分

7、子可以看出，含二個(gè)相同手性碳化合物具有左旋體、右旋體與內(nèi)消旋體三種異構(gòu)體。6不含手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)除含手性碳原子的化合物之外，其它任何手性分子同樣具有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象。6.1含有碳原子以外的手性原子的化合物任何具有四面體構(gòu)型的原子，當(dāng)它所連接的四個(gè)原子或基團(tuán)各不相同時(shí)，這個(gè)中心原子就是手性原子。如含硅、含鍺的化合物中，含有一個(gè)手性硅原子或手性鍺原子則分子即是手 性分子，就存在一對(duì)對(duì)映體。CH2CH3HO3S二- CHl SH CH 2CH(CH 3)2CH2CH3U廠 CH SHCH =二汁 SO3HCH(CH3)2例如： 氮原子、磷原子和砷原子上連有四個(gè)不同的基團(tuán)，也能形成手性分子，如季

8、銨鹽、 季轔鹽和叔胺的氧化物等就可能拆分出對(duì)映體。例如：CH3I C6H5+N CH2C6H5CH3ch2ch=ch2C6H5 BrC6H4OHCsHsCHzf C6H5ICH2=CHCH2HOC6H4CH3CH3O_N_C6H5C2H56.2不含手性原子的手性分子一些不含手性原子的化合物分子，由于不具有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，也是手性分子，同樣具有對(duì)映異構(gòu)。6.2.1含手性軸的分子（1 ）丙二烯型化合物在丙二烯型化合物中，只要累積雙鍵兩端的碳原子上各連有不同基團(tuán)時(shí)就具有手性，就 能分出對(duì)映異構(gòu)體。CH3CH3H CCC HCH3CH3但當(dāng)一端碳原子上或兩端碳原子上均連有相同的基團(tuán)，則能找出一個(gè)或二

9、個(gè)對(duì)稱面,不具有對(duì)映異構(gòu)。如：CH3CH3C CCHCH3具一個(gè)對(duì)稱面HCH 3.C CCHCH3具二個(gè)對(duì)稱面（2 ）單鍵旋轉(zhuǎn)受阻的化合物單鍵旋轉(zhuǎn)受阻的化合物如聯(lián)苯類化合物，若缺乏必要的對(duì)稱性，就可能具有手性。普通的聯(lián)苯分子，兩個(gè)苯環(huán)容易圍繞單鍵旋轉(zhuǎn)，如果苯環(huán)鄰位連有位阻大的基團(tuán)，使苯環(huán)繞單鍵的旋轉(zhuǎn)受到阻礙， 使兩個(gè)苯環(huán)不能處在同一平面，而互成一定角度，當(dāng)每個(gè)苯環(huán)的鄰位都連有不同基團(tuán)時(shí)，分子就沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，就是手性分子。如下面化合物就有對(duì)映異構(gòu)。CO2H NO2CO2H yNO2NO2 CO2HC02H NO2BrCOOHBr coohV/1J tvNO2 11NO2與丙二烯型化合物一

10、樣，一個(gè)苯環(huán)上兩個(gè)鄰位或兩個(gè)苯環(huán)的各自鄰位連有相同基團(tuán) 時(shí)，則可以找到分子的對(duì)稱面，該分子就不是手性分子。za bQpa b在手性的丙二烯型分子與聯(lián)苯型分子中，假想有一根軸， 分子中的取代基圍繞這根軸呈不對(duì)稱分布，因此將這種 軸稱為手性軸。622含手性面的分子假定分子中有一平面，該分子在平面兩邊呈不對(duì)稱排列，從而使分子具有手性，這 種平面稱為手性面。（1）把手化合物把手化合物又稱柄型化合物。對(duì)苯二酚與長鏈二醇生成的環(huán)醚，當(dāng)環(huán)上有較大的取 代基而醚環(huán)又較小時(shí)，苯環(huán)的自由旋轉(zhuǎn)受到限制，使分子具有手性，可以拆分得到對(duì)映體。 如：CH 2 )io |O.zOBr(CH 2) ioBr0、 一0Br(CH2)8O . OCOOHI(CH2)8一OJOHOOC（2）.由于分子扭曲而具有手性面的分子 如果在菲的4,5位引入基團(tuán)如甲基，由于甲基的擁擠使整個(gè)分子不能處于同一平面, 即分子發(fā)生了扭曲，使整個(gè)分子失去對(duì)稱性，因此具有手性，可以拆分得到對(duì)映體。如：CH3 CH3CH3 CH37碳環(huán)化合物的對(duì)映異構(gòu)例1 : 2 羥