对映异构体和非对映异构体的区别

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介绍

对映异构体和非对映异构体是对异构体的进一步分类。异构体是指具有相同化学式但原子排列方式不同的物质。它们分为两类：结构异构体和立体异构体。前者具有相同的化学式，但原子连接方式不同。而后者是指分子在空间排列方式不同的物质。它们又进一步细分为对映异构体和非对映异构体。两者之间的区别在于，对映异构体互为镜像，而非对映异构体则不是。要使物质具有立体异构体，它必须是手性的。要成为手性的，分子必须具有四个不同的基团连接到一个中心C原子上。这些基团必须在化学上有所不同。这些化合物中的C原子被称为手性碳或手性中心。一些复杂分子可能有多个手性中心。

什么是对映异构体？

它们是立体异构体，其分子不能彼此叠合。它们只存在于手性化合物中。手性化合物与其镜像不同。手性分子含有一个具有四个不同基团连接的四面体C原子。这个C原子被称为立体中心。手性化合物会产生不能彼此叠合的镜像。因此，分子与其镜像互为对映异构体。下面是一个形成对映异构体的化合物的例子。

对映异构体通常使用R和S命名法命名。它们的沸点、熔点、溶解度、红外光谱和其他性质都没有变化。由于两种异构体之间的分子间相互作用相似，因此对映异构体的所有这些化学或物理性质都相似。它们仅通过对平面偏振光的不同反应来区分。它们使平面偏振光的偏振面朝相反方向旋转。但是，它们旋转光的程度相等。对映异构体由于其对偏振光的影响而具有旋光性。外消旋混合物是两种对映异构体的等摩尔混合物。外消旋混合物不显示偏振光的旋转，因此是旋光惰性的。

例子

D-氨基酸和L-氨基酸

D-丙氨酸和L-丙氨酸

什么是非对映异构体？

非对映异构体是立体异构体，它们不是彼此的镜像。顺式和反式异构体，例如，是非对映异构体。这里的原子连接方式相同。

两种化合物都具有碳碳双键（C=C）。一个甲基和一个H原子连接到每个碳（C）上。顺式和反式分子之间的唯一区别在于原子在空间中的排列方式。在顺式异构体中，两个氢原子都在碳双键（C=C）的同一侧。另一方面，反式异构体在碳双键的两侧都具有氢原子。此外，这两个结构不是彼此的镜像。因此，它们是非对映异构体。但是，顺式和反式分子可能不是唯一的分子类型。

例子

D-酒石酸和内消旋酒石酸

核糖醇和木糖醇

异构体的类型

异构体分为两类：结构异构体和立体异构体。

• 立体异构体是具有相同键合结构但原子和官能团的几何位置不同的异构体。

• 结构异构体是具有相同化学式但不同结构的化合物，即分子内原子排列方式不同。下图显示了它们的分类。

对映异构体和非对映异构体的区别

对映异构体	非对映异构体
它们是镜像不能叠合的化学物质。	它们是分子不能叠合，从而产生非镜像的化学化合物。
它们以特定方向发射的偏振光区分对映异构体。	非镜像且非相同的立体异构体区分非对映异构体。
这些是彼此的镜像。	这些不是彼此的镜像。
除了与手性物质相互作用外，所有对映异构体都具有相同的化学和物理性质。	每个非对映异构体都有一组独特的物理和化学性质。
对映异构体中存在一个或两个立体中心。	它们至少有两个立体中心。
每个对映异构体都具有旋光性。	它们没有旋光性。
对映异构体具有大小相等但方向相反的旋转角。	与对映异构体不同，这些具有相同的旋转角。
它们具有相同的分子结构。	它们具有不同的分子形状。
它们是成对存在的化合物。	非对映异构体中的分子独立存在。
它们包含多个R和S构型。	在非对映异构体中，R，S排列相同。因此，这种排列可以在至少一个立体中心中找到。
它们的分子不能通过结晶或色谱法分离。	色谱法和分馏用于分离非对映异构体中的化合物。

结论

我们可以从本文中推断出，异构体是具有不同化学和物理性质的物质。两种异构体的化学结构由于其化合物中原子或基团的空间排列而有所不同。它们分为两类：结构异构体和立体异构体。由于存在手性中心，立体异构体具有旋光性。立体异构体进一步分为两类：对映异构体和非对映异构体。对映异构体和非对映异构体之间的主要区别在于，对映异构体互为镜像，而非对映异构体则不是。

常见问题

1. 展示一些异构体的例子？

以下是不同异构体的例子

• 链状异构体：1-溴丁烷和1-溴-2-甲基丙烷

• 位置异构体：1-丁烯和2-丁烯

• 官能团异构体：甲氧基乙烷和乙醇

• 亚甲基异构体：1-甲氧基丙烷、2-甲氧基丙烷和乙氧基乙烷

• 环状异构体：环丙烷和丙烷

• 互变异构体：氰化氢

• 几何异构体：顺-2-丁烯和反-2-丁烯

• 旋光异构体：d-乳酸和l-乳酸。

2. 镜像与物体之间有什么关系？

对称物体的镜像可以与其叠合。它们是一样的。不对称物体及其镜像不能叠合。它们是两个不同的实体。就分子而言，手性物质及其镜像是不同的。对映异构体是手性物质及其镜像。

3. 什么是极化？也请说明Fajans规则？

极化是指负电荷离子的电子云被另一个正电荷离子畸变的现象。根据Fajans规则，离子越小，其使其他离子的电子云畸变的倾向越大，而尺寸较大的阴离子更容易发生畸变。

4. 对映异构体和非对映异构体之间有哪些异同？

• 对映异构体和非对映异构体都是立体异构体。

• 两者都具有旋光性手性中心。

• 对映异构体和非对映异构体都不能叠合。

5. 你所说的“可叠合”是什么意思？

一个物体放在另一个物体之上的能力，通常是以两者都可见的方式。经常与更广泛的术语“可叠合”（一个物体放在另一个物体之上的能力；没有可见性限制）互换使用。