文档介绍：分子式相同而结构式不同的异构叫做同分异构,同分异构包括构造异构(也称结构异构)和立体异构。构造异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式不同而产生的异构,包括碳链异构、官能团异构、位置异构和互变异构。立体异构是指分子中原子或官能团的连接顺序或方式相同,但在空间的排列方式不同而产生的异构,包括构象异构、顺反异构和旋光异构(也称对映异构)。顺反异构和旋光异构又叫做构型异构,它与构象异构的区别是:构型异构体的相互转化需要断裂价键,室温下能够分离异构体;而构象异构体的相互转化是通过碳碳单键的旋转来完成的,不必断裂价键,室温下不能够分离异构体。
有机化学是以分子结构与其性质之间的关系为基础的一门学科,从三维空间来研究分子的结构对于研究有机反应机理、设计不对称合成、阐明有机化合物的结构与生理功能的关系等都有重要意义。在本章中,将学它们的构型,怎样比较它们的性质,以及简单地介绍怎样研究反应机理和怎样将它们分开等。
手性和对映体
饱和碳原子的四面体学说。认为当一个碳原子连接四个不相同的原子或基团时,
它们在空间有两种不同的排列方式,即构型不同,互为镜象关系,有旋光性。
 如:乳酸   
 
为什么有的物质没有旋光性,而有的物质却有呢?物质的性质是与其结构紧密相关的,所以,物质的旋光性必定是由于其分子的特殊结构引起的。那么,具有怎样结构的分子才具有旋光性呢?
实验证明,如果某种分子不能与其镜影完全重叠,这种分子就具有旋光性。分子这种实物与其镜影不能完全重叠的特殊性质叫做分子的手征性,简称手性,就像人的左右手互为实物和镜影的关系,但二者不能完全重叠一样。
左右手互为实物和镜影的关系,但二者不能完全重叠
分子中连有四个不同原子或基团的碳原子叫不对称碳原子(手性碳原子),
具有手性的分子叫做手征性分子,简称手性分子。要判断一个分子是否具有手性,最直观和最靠得住的方法,是制作该分子的实物和镜影两个模型,观察它们是否能够完全重叠。但这种方法不太方便,特别是当分子很大很复杂时更是如此。常用的方法是研究分子的对称性,根据分子的对称性来判断其是否具有手性。
在有机化学中,一般采用对称面和对称中心这两个对称因素来考察分子的对称性。如果分子中存在对称面或对称中心,这样的分子就没有手性,也不具有旋光性。如果分子中既无对称面,又无对称中心,这样的分子就是手性的,也就具有旋光性。
分子的对称面,就是能将分子分成互为实物和镜影关系两部分的一个平面。例如,在1,1-二溴乙烷分子中,通过H-C1-C2三个原子所构成的平面能将分子分成互为实物和镜影关系的两部分,因此该平面就是它的对称面。又如,E-1-氯-2-溴乙烯分子是一个平面结构的分子,分子所在的这个平面也能将分子分成互为实物和镜影关系的两“片”,所以该平面也是它的对称面。
(a)1,1-二溴乙烷的对称面(b)E-1-氯-2-溴乙烯的对称面
分子的对称面
由于1,1-二溴乙烷和E-1-氯-2-溴乙烯的分子中都存在对称面,所以它们都是非手性分子,都没有旋光性。
分子的对称中心,就是假设分子中存在一个点,过该点作任一条直线,若在该点等距离的两端有相同的原子或基团,则该点就是分子的对称中心。
分子的对称中心
由于上述分子中存在对称中心,所以它是非手性分子,没有旋光性。
在绝大多数情况下,分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。所谓手性碳原子,是指和四个不同的原子或基团连接的碳原子,常用“*”号予以标注,例如:
分子的对称轴
   若通过分子画一轴线,当分子绕此轴旋转360º/n后,得到与原来分子相同的形
象,此轴线就是该分子的几重对称轴。
甲烷C(a a a a)型                       氨气N(a a a b)型
具有对称轴的化合物,大多数是非手性分子;但也有少数化合物例外,它有对
称轴,却是手性分子,有旋光性。如:
               
更替对称轴
若一分子沿一根轴旋转了角度后,再一垂直与该轴的镜子将分子反映,
所的镜象如能与原分子重合,则此轴为该分子的n重替更对称对。
    
  具有的化合物是非手性的,它没有对映体、无旋光性。
   综上所述:分子具有手性的充分和必要条件是:分子无对称面();无对称
中心();无四重替更对称轴。有无,不能作为判断根据。
   一般情况下,σ、i、往往同时存在,而分子中无σ、i,只有的化合物极
为少见。因此,在多数情况,只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可
以判断它是一个手性分子、有旋光性。
旋光性和比旋光度
光是一种电磁波,光振动的方向与它前进的