第七章

立體化學7.1異構體的分類

具有相同分子式，但結構不同的化合物稱為異構體，異構體主要可分為兩大類：構造異構和立體異構。

一、構造異構

構造（construction）異構是指具有相同分子式，而分子中原子結合的順序不同而產生的異構，構造異構可分為：

構造異構用構造式表示。二、立體異構

許多分子具有三維空間結構，研究分子的立體結構，及其立體結構對其物理性質及化學性質影響的部分叫做立體化學（Stereochemistry)，立體異構是立體化學的一個重要方面。

立體異構（stereoisomerism)是指具有相同的分子式，相同的原子連接順序，不同的空間排列方式引起的異構。立體異構用構型式表，如1，4-二甲基環己烷的立體異構可表示為：

（1）順反異構如:順-和反-2-丁烯，亦稱和E-2-丁烯。

烯烴的異構及上面提到的環烷烴的異構，都是由于共價鍵的旋轉受到阻礙而引起的。

構象異構是指分子內單鍵旋轉角度不同而產生的異構，如丁烷的反式交叉式及順疊重疊式構象：1-甲基環己烷中甲基分別處于a鍵和e鍵時的兩種椅式構象:

構象異構可通過單鍵的旋轉互相轉化，兩種異構體之間存在平衡，最穩定的構象占有較大的比例，它們很難分離，實際上都代表一種物質，可見具有相同構型的化合物可以以不同的構象存在。（3）對映異構碳

為正四面體構型。如果一個碳上連有四個不同的基團，我們做成一個模型，設想面前有一面鏡子，然后再制作它的鏡像，得到如下的兩個模型：

結果發現兩個化合物不能重疊，可見影像不是分子自身，他是一對異構體。二者互為失物和鏡像的關系，因此成為對應異構（enantiomerism)。

對應異構好比人的左手和右手的關系，左手和右手互為鏡像他們不能重合，就像左手的手套戴在右手上總是不合適，為此把實物和鏡像不能重合的現象稱為手性(chirality)。

2-丁烯水合，分離成兩種2-丁醇二者互為鏡像關系，不能重合，它們是一對對映體，或者說具有手性。具有手性的分子稱為手性分子（chiralmolecule)。2-丁醇模型圖如下：也可用楔形式表示其構型。其中實楔表示指向紙前面，虛楔表示指向紙后面。

又如2-氯丁烷CH3CHC1C2H5也具有手性。

值得注意的是，任何化合物都有鏡像，但多數實物和它的鏡像都能重合，例如:乙醇（圖見下頁）。

如果實物和它的鏡像能重合，則實物與鏡像為同一物質，它是非手性的(achiral），無對映體。

兩個對映體結構差別很小，因此它們具有相同的沸點、熔點、溶解度等，當不存在外界手性影響時，化學性質也基本相同，很難用一般的物理及化學方法區分。但它們對平面偏振光的作用不同:一個可使平面偏振光向右旋（dextrorotation)，符號為（+)，稱為右旋體;另一個可使平面偏振光向左旋(levorotation)，符號為（-)，稱為左旋體。其向右及向左旋轉的角度基本相同，因此對映異構也稱為旋光異構（opticalisomer)。物質能使平面偏振光旋轉的性質稱為旋光性或光學活性（opticalactivity)。具有旋光性的物質稱為光學活性物質，例如2-丁醇有一對對映體，各具有旋光性，為光學活性物質，其比旋光度分別為-13.52°和+13.52°。

若從有無光學活性的角度來看立體異構，則又可分為兩大類:有旋光性和無旋光性的立體異構。

把手性、對映異構、旋光活性聯系起來，可得出如下的結論:實物與鏡像不能重合，則物質具有手性，有對映異構現象，具有光學活性。反之實物和鏡像能重合，此物質是非手性的，無對映體，無旋光活性。可見鏡像的不重合性是產生對映異構現象的充分必要條件。

具有光學沽性的物質可使平面偏振光旋轉，那么什么是平面偏振光呢？化合物的旋光性又是怎樣測得的？問題7-1解釋下列各