立體化學(xué)課件

高中化學(xué)競賽

【第十六講立體化學(xué)】【競賽基本要求】1、有機(jī)立體化學(xué)基本概念。2、構(gòu)型與構(gòu)象。3、順反異構(gòu)（trans-、cis-和Z-、E-構(gòu)型）。4、手性異構(gòu)。5、endo-和exo-。6、D,L構(gòu)型?！局R(shí)點(diǎn)擊】從三維空間結(jié)構(gòu)研究分子的立體結(jié)構(gòu)，及其立體結(jié)構(gòu)對(duì)其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的影響的科學(xué)叫立體化學(xué)。一、異構(gòu)體的分類同分異構(gòu)現(xiàn)象分為兩大類。一類是由于分子中原子或原子團(tuán)的連接次序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)，稱為構(gòu)造異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)包括碳鏈異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)、位置異構(gòu)及互變異構(gòu)等。另一類是由于分子中原子或原子團(tuán)在空間的排列位置不同而引起的異構(gòu)，稱為立體異構(gòu)。立體異構(gòu)包括順反異構(gòu)、對(duì)映異構(gòu)和構(gòu)象異構(gòu)。二、立體異構(gòu)（一）順反異構(gòu)分子中存在雙鍵或環(huán)等限制旋轉(zhuǎn)的因素，使分子中某些原子或基團(tuán)在空間位置不同，產(chǎn)生順反異構(gòu)現(xiàn)象。雙鍵可以是C=C、C=N、N=N。雙鍵產(chǎn)生順反異構(gòu)體的條件是雙鍵兩端每個(gè)原子所連二基團(tuán)或原子不同。

但順反異構(gòu)體的兩個(gè)雙鍵碳原子上沒有兩個(gè)相同的取代基用這種命名法就無能為力。H3CCH2CH3

C=

H

CH(CH3)2C

系統(tǒng)命名法規(guī)定將雙鍵碳鏈上連接的取代基按次序規(guī)則的順序比較，高序位基在雙鍵同側(cè)的稱Z型，反之稱E型。如上化合物按此規(guī)定應(yīng)為E型。命名為E–4–甲基–3–已基–2–戊烯。所謂“次序規(guī)則”，就是把各種取代基按先后次序排列的規(guī)則。（1）原子序數(shù)大的優(yōu)先，如I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞H，未共用電子對(duì)為最小；（2）同位素質(zhì)量數(shù)大的優(yōu)先，如D＞H；（3）二個(gè)基團(tuán)中第一個(gè)原子相同時(shí)，依次比較第二、第三個(gè)原子；（4）重鍵，如：分別可看作：（5）當(dāng)取代基的結(jié)構(gòu)完全相同，只是構(gòu)型不同時(shí)，則R＞S，Z＞E。常見基團(tuán)排序如下：–I＞–Br＞–Cl＞–SO2R＞–SOR＞–SR＞–SH＞–F＞RCOO–＞–OR＞–OH＞–NO2＞NR2＞–NHCOR＞–NHR＞–NH2＞–CCl3＞–COCl＞–COOR＞–COOH＞RCO–＞–CHO＞–CR2OH＞–CHROH＞–CH2OH＞–C6H5＞–C≡CH＞–CR3＞–CH=CH2＞–CHR2＞–CH2R＞–CH3＞–D＞–H＞未公用電子對(duì)按次序規(guī)則可以對(duì)下列化合物進(jìn)行標(biāo)記：H

HC=CH3C2

3

1

HC=H

CH2CH3C

4

5

6

7

(2Z，4E)–庚二烯CH3CH3HH順–1，4–二甲基環(huán)乙烷

CH3HCH3H反–1，4–二甲基環(huán)乙烷對(duì)于環(huán)狀化合物，由于環(huán)的存在阻止了碳碳單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，所以也有順反異構(gòu)體。（二）對(duì)映異構(gòu)1、分子的對(duì)稱性、手性與旋光性（1）分子對(duì)稱因素：對(duì)稱因素可是一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)軸或一個(gè)面。對(duì)稱面：把分子分成互為實(shí)物和鏡像關(guān)系兩半的假想平面，稱為對(duì)稱面。對(duì)稱中心：分子中任意原子或原子團(tuán)與P點(diǎn)連線的延長線上等距離處，仍是相同的原子或原子團(tuán)時(shí)，P點(diǎn)就稱為對(duì)稱中心。凡具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心任何一種對(duì)稱因素的分子，稱為對(duì)稱分子，凡不具有任何對(duì)稱因素的分子，稱為不對(duì)稱分子。（2）分子的手性和旋光性判斷一個(gè)化合物是不是手性分子，一般可考查它是否有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心等對(duì)稱因素。而判斷一個(gè)化合物是否有旋光性，則要看該化合物是否是手性分子。如果是手性分子，則該化合物一定有旋光性。如果是非手性分子，則沒有旋光性。所以化合物分子的手性是產(chǎn)生旋光性的充分和必要的條件。2、含一個(gè)手性碳原子的化合物（1）對(duì)映異構(gòu)體當(dāng)分子中只含一個(gè)手性碳原子時(shí)，這個(gè)分子就一定有手性。如乳酸分子，其第二個(gè)碳原子上連有–OH、–COOH、–CH3和–H四個(gè)不相同原子或原子團(tuán)，即含有手性碳原子（一般用C*表示）故乳酸有手性。其分子模型可表示如下：像乳酸分子這樣存在構(gòu)造相同，但構(gòu)型不同，彼此互為實(shí)物和鏡像關(guān)系，相互對(duì)映而不能完全重合的現(xiàn)象，叫做對(duì)映異構(gòu)體。（+）–乳酸和（－）–乳酸是互為鏡像關(guān)系的異構(gòu)體，稱對(duì)映異構(gòu)體，簡稱對(duì)映體。因其對(duì)映體的旋光性不同，因此又稱旋光性異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體。在實(shí)驗(yàn)室合成乳酸時(shí)，得到的是等量的左旋體和右旋體混合物，這種由等量的對(duì)映體所組成的混合物稱為外消旋體。因這兩種組分比旋光度相同，旋光方向相反。所以旋光性正好互相抵消不顯旋光性。（2）費(fèi)歇爾投影式因?qū)τ钞悩?gòu)屬于構(gòu)型異構(gòu)，分子的構(gòu)型最好用分子模型或立體結(jié)構(gòu)式表示，但書寫時(shí)相當(dāng)不方便。一般用費(fèi)歇爾投影式表示。其投影規(guī)則如下：一般將分子中含有碳原子的基團(tuán)放在豎線相連的位置上，把命名時(shí)編號(hào)最小的碳原子放在上端。然后把這樣固定下來的分子模型投影到紙平面上。這樣將手性碳原子投影到紙面上，把分子模型中指向平面前方的兩個(gè)原子或原子團(tuán)投影到橫線上，把指向平面后方的兩個(gè)原子或原子團(tuán)投影到豎線上，有時(shí)手性碳原子可略去不寫。例如：CH3COOHHHOCH3COOHH

OH

由此可見，含一個(gè)手性碳原子的分子的費(fèi)歇爾投影式是一個(gè)十字交叉的平面式。它所代表的分子構(gòu)型是：十字交叉點(diǎn)處是手性碳原子，在紙面上，以豎線和手性碳原子相連的上、下兩個(gè)原子或原子團(tuán)位于紙平面的后方，以橫線和手性碳原子相連的左右兩個(gè)基團(tuán)位于紙平面的前方。但是，由于同一個(gè)分子模型擺放位置可以是多種多樣，所以投影后得到的費(fèi)歇爾投影式也有多個(gè)。費(fèi)歇爾投影式必須遵守下述規(guī)律，才能保持構(gòu)型不變：①投影式中手性碳原子上任何兩個(gè)原子或原子團(tuán)的位置，經(jīng)過兩次或偶數(shù)次交換后構(gòu)型不變。②如投影式不離開紙平面旋轉(zhuǎn)180度，則構(gòu)型不變。③投影式中一個(gè)基團(tuán)不動(dòng)，其余三個(gè)按順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，構(gòu)型不變。反之，如基團(tuán)隨意變動(dòng)位置，則構(gòu)型可能發(fā)生變化。（3）構(gòu)型的標(biāo)示方法兩種不同的構(gòu)型的對(duì)映異構(gòu)體，可用分子模型、立體結(jié)構(gòu)式或費(fèi)歇爾投影式來表示。這些表示法只能一個(gè)代表左旋體，一個(gè)代表右旋體，不能確定兩個(gè)構(gòu)型中哪個(gè)是左旋體，哪個(gè)是右旋體。因旋光儀只能測(cè)定旋光度和旋光方向，不能確定手性碳原子上所連接基團(tuán)在空間的真實(shí)排列情況。下面介紹兩種構(gòu)型的標(biāo)示方法。①D/L標(biāo)示法該法是一種相對(duì)構(gòu)型表示法，是人為規(guī)定的。該法選擇甘油醛作為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定（+）–

甘油醛為D構(gòu)型，其對(duì)映體（－）–甘油醛為L構(gòu)型。CH3CHOHHOCH3

CHOH

OH

D–(+)–甘油醛L–(－)–甘油醛CH2NH2COOHH

OHCH2OH

COOHH

OHCH3COOHH

OH然后將其它分子的對(duì)映異構(gòu)體與標(biāo)準(zhǔn)甘油醛通過各種直接或間接的方式相聯(lián)系，來確定其構(gòu)型，例如下列化合物都是D構(gòu)型：

D–(－)–甘油酸D–(+)–異絲氨酸D–(－)–乳酸

D、L構(gòu)型標(biāo)示法有一定的局限性，它一般只能標(biāo)示含一個(gè)手性碳原子的構(gòu)型，由于長期習(xí)慣，糖類和氨基酸類化合物，目前仍沿用D、L構(gòu)型的標(biāo)示方法。②R/S標(biāo)示法R、S構(gòu)型標(biāo)示的方法，是1970年由國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)建議采用的。它是基于手性碳原子的實(shí)際構(gòu)型進(jìn)行標(biāo)示，因此是絕對(duì)構(gòu)型。其方法是：按次序規(guī)則，對(duì)手性碳原子上連接的四個(gè)不同原子或原子團(tuán)，按優(yōu)先次序由大到小排列為a→b→c→d，然后將最小的d擺在離觀察者最遠(yuǎn)的位置，最后繞a→b→c劃圓，如果為順時(shí)針方向，則該手性碳原子為R構(gòu)型；如果為逆時(shí)針方向，則該手性碳原子為S構(gòu)型。對(duì)于費(fèi)歇爾投影式，直接按照a→b→c劃圓方向標(biāo)示R、S構(gòu)型的規(guī)律是：當(dāng)最小的基團(tuán)在橫線上時(shí)，如果a→b→c劃圓方向是順時(shí)針，為S構(gòu)型，是逆時(shí)針為R構(gòu)型；當(dāng)最小基團(tuán)在豎線上時(shí)，如果a→b→c劃圓方向是順時(shí)針，為R構(gòu)型，是逆時(shí)針，為S構(gòu)型。H

C2H5CH3

ClCH2OH

CHOH

OHCH3COOHHOHR-甘油醛R-乳酸S-2-氯丁烷S-2-氨基苯乙酸S-2-氨基-3-巰基丙酸R-2-氯-1-丙醇H

NH2HSH2C

COOHC6H5COOHHH2NCH3CH2OHHCl

值得注意的是，D、L構(gòu)型和R、S構(gòu)型之間并沒有必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如D–甘油醛和D–2–溴甘油醛，如用R、S標(biāo)示法，前者為R構(gòu)型，后者卻為S構(gòu)型。此外，化合物的構(gòu)型和旋光方向也沒有內(nèi)在的聯(lián)系，例如D–(+)–甘油醛和D–(－)–乳酸。因構(gòu)型和旋光方向是兩個(gè)不同的概念。構(gòu)型是表示手性碳原子上四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)在空間的排列方式，而旋光方向是指旋光物質(zhì)使偏振光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)的方向。OHH

CHOCH2OHH

OHHO

HCHOCH2OHHHO

HO

HCHOCH2OHOHHHOHCHOCH2OHHHO

3、含兩個(gè)手性碳原子的化合物（1）含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物2，3，4–

三羥基丁醛，分子中具有兩個(gè)不相同的手性碳原子。2號(hào)位手性碳原子連接的4個(gè)原子或基團(tuán)分別是–OH、–CHO、–CH（OH）CH2OH、–H，而3號(hào)位手性碳原子連接的4個(gè)原子或基團(tuán)分別是–OH、–CH（OH）CHO、–CH2OH、–H。這是兩個(gè)不同的手性碳原子。由于每一個(gè)手性碳原子有兩種構(gòu)型，因此該化合物應(yīng)有4種構(gòu)型。它們的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體的費(fèi)歇爾投影式表示如下：

D-（－）-赤蘚糖L-（+）-赤蘚糖D-（－）-蘇阿糖L-（+）-蘇阿糖（2R，3R）-赤蘚糖（2S，3S）-赤蘚糖（2S，3R）-蘇阿糖（2R，3S）-蘇阿糖

由上可知，含一個(gè)手性碳原子的化合物，有兩個(gè)光學(xué)異構(gòu)體；含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物，有4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體。依此類推，含有n個(gè)不相同手性碳原子化合物的光學(xué)異構(gòu)體的數(shù)目應(yīng)為2n個(gè)，組成對(duì)映體的數(shù)目則有2n－1對(duì)。含兩個(gè)手性碳原子的光學(xué)異構(gòu)的構(gòu)型，通常是用R、S構(gòu)型標(biāo)示方法，分別表示出手性碳原子的構(gòu)型。對(duì)于費(fèi)歇爾投影式，可直接按a→b→c劃圓方向，標(biāo)示手性碳原子的R、S構(gòu)型。例如：OHH

COOHCOOHHClHOHCOOHCOOHHCl

HOHCOOHCOOHClH

HOHCOOHCOOHHCl

2R，3S2S，3R2S，3S2R，3R（2）含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物2，3–

二羥基丁二酸（灑石酸），因第三碳原子和第二碳原子上連接的4個(gè)原子或基團(tuán)，都是–OH、–COOH、–CH（OH）COOH、–H，，所以灑石酸是含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物。它和含兩個(gè)不相同手性碳原子的四碳糖不同，只有三種構(gòu)型。因其中赤型特征的分子，有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，這兩個(gè)手性碳原子所連接基團(tuán)相同，但構(gòu)型正好相反，因而它們引起的旋光度大小相等，方向相反，恰好在分子內(nèi)部抵消，所以不顯旋光性。HOHCOOHCOOHOHHOHHCOOHCOOHOHHH

OHCOOHCOOHH

HO

D–（－）–酒石酸L–（+）–酒石酸meso–酒石酸2S，3S2R，3R2R，3S像這種分子中雖有手性碳原子，但因有對(duì)稱因素而使旋光性在內(nèi)部抵消，成為不旋光的物質(zhì)，稱為內(nèi)消旋體。內(nèi)消旋體和對(duì)映體的純左旋體或右旋體互為非對(duì)映體，所以內(nèi)消旋體和左旋體或右旋體，除旋光性不同外，其它物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都不相同。由此可見，分子中有無手性碳原子不是判斷分子有無旋光性的絕對(duì)依據(jù)。分子有旋光性的絕對(duì)依據(jù)是其具有手性。有些化合物，雖然不含有手性碳原子，但由于它有手性，也可以是光學(xué)活性物質(zhì)。內(nèi)消旋體和外消旋體是兩個(gè)不同的概念。雖然兩者都不顯旋光性，但前者是純凈化合物，后者是等量對(duì)映體的混合物，它可以用化學(xué)方法或其它方法分離成純凈的左旋體和右旋體。（三）構(gòu)象異構(gòu)

由于原子或基團(tuán)繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，引起碳原子上所結(jié)合的不同原子或基團(tuán)的相對(duì)位置發(fā)生改變而產(chǎn)生若干種不同的空間排列方式，稱為構(gòu)象。描述構(gòu)象，一般用紐曼投影式表示。它是選取分子中兩個(gè)相連的原子，通過其連線對(duì)分子進(jìn)行投影所得的。如乙烷的典型構(gòu)象有：正丁烷分子中，有三個(gè)C—Cσ鍵可以旋轉(zhuǎn)，若選擇C2—C3單鍵旋轉(zhuǎn)，可產(chǎn)生四個(gè)極限構(gòu)象：四種極限構(gòu)象的穩(wěn)定性次序?yàn)椋喝徊媸剑拘苯徊媸剑静糠纸徊媸剑救丿B式。但它們之間的位能相差不大，常溫時(shí)可以相互轉(zhuǎn)變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。環(huán)已烷也存在椅式和船式兩種構(gòu)象。在環(huán)已烷的構(gòu)象中，最穩(wěn)定的構(gòu)象是椅式構(gòu)象，在椅式構(gòu)象中，所有鍵角都接近正四面體鍵角，所有相鄰兩個(gè)碳原子上所連接的氫原子都處于交叉式構(gòu)象。環(huán)已烷的船式構(gòu)象比椅式構(gòu)象能量高。因?yàn)樵诖綐?gòu)象中存在著全重疊式構(gòu)象，氫原子之間斥力比較大。另外船式構(gòu)象中船頭兩個(gè)氫原子相距較近，約183pm，小于它們的范德華半徑之和240pm，所以非鍵斥力較大，造成船式能量高。在環(huán)已烷的椅式構(gòu)象中，12個(gè)碳?xì)滏I分為兩種情況，一種是6個(gè)碳?xì)滏I與環(huán)已烷分子的對(duì)稱軸平行，稱為直鍵，簡稱a鍵。另一種是6個(gè)碳?xì)滏I與對(duì)稱軸成109度的夾角，稱為平鍵，簡稱e鍵。環(huán)已烷的6個(gè)a鍵中，3個(gè)向上3個(gè)向下交替排列，6個(gè)e鍵中，3個(gè)向上斜伸，3個(gè)向下斜伸交替排列。HHHHHHHHHHHH在環(huán)已烷分子中，每個(gè)碳原子上都有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵。兩個(gè)環(huán)已烷椅式構(gòu)象相互轉(zhuǎn)變時(shí)，a鍵和e鍵也同時(shí)轉(zhuǎn)變，即a鍵變?yōu)閑鍵，e鍵變?yōu)閍鍵。HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH

環(huán)已烷的一元取代物有兩種可能構(gòu)象，取代a鍵或是取代e鍵，由于取代a鍵所引起的非鍵斥力較大，分子內(nèi)能較高，所以取代e鍵比較穩(wěn)定。甲基環(huán)已烷的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象為：HHHHHHHHHH

HCH3

當(dāng)環(huán)已烷分子中有兩個(gè)或兩個(gè)以上氫原子被取代時(shí)，在進(jìn)行構(gòu)象分析時(shí)，還要考慮順反構(gòu)型問題。但就能量而言，不論兩個(gè)取代基相對(duì)位置如何（1，2位、1，3位或1，4位），取代基連在e鍵上總是能量最低。二元取代物有反–1，2–，順–1，3–和反1，4–三種具有穩(wěn)定構(gòu)象的順、反異構(gòu)體。二甲基環(huán)已烷優(yōu)勢(shì)構(gòu)象：CH3CH3CH3CH3CH3CH3

根據(jù)構(gòu)象分析得知，當(dāng)環(huán)上有不同取代基時(shí)，基團(tuán)最大的取代基連在e鍵上最穩(wěn)定，這種構(gòu)象屬于優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。對(duì)多取代基的環(huán)已烷，e鍵上連的取代基越多越穩(wěn)定，所以e鍵上取代基最多的構(gòu)象是它的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。【特別提醒】【例題1】指出下列化合物哪些具有旋光性?！痉治觥浚悍肿拥氖中蕴卣魇瞧渚哂行庑缘某浞趾捅匾獥l件。此題主要是判斷分子是否具有手性。（1）含有一個(gè)C*。含有一個(gè)C*的化合物一定具有旋光性。（3）盡管不含C*，但每個(gè)苯環(huán)的鄰位上有兩個(gè)體積較大的基團(tuán)存在，因而阻礙了連接兩個(gè)苯環(huán)的單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，使整個(gè)分子沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，故是一個(gè)手性分子，具有旋光性。（5）、（6）中兩個(gè)雙鍵（或兩個(gè)環(huán)）所在平面相互垂直，整個(gè)分子沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心，因此是手性分子，具有旋光性。【解析】：（1）、（3）、（5）、（6）具有旋光性?！纠}2】寫出下列化合物的立體異構(gòu)，并指出異構(gòu)體之間的關(guān)系（順反異構(gòu)、對(duì)映異構(gòu)、非對(duì)映異構(gòu)）。（1）1，3–二甲基環(huán)已烷（2）1，4–二甲基環(huán)已烷（3）3–氯–1–戊烯（4）4–氯–2–戊烯【分析】：先寫出順反異構(gòu)體，再判斷各異構(gòu)體是否具有手性，有手性的分子存在對(duì)映體?！窘馕觥浚海?）因順式結(jié)構(gòu)中存在對(duì)稱面，所以分子不具有手性；而反式異構(gòu)體不存在對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心，所以具有手性，故它存在對(duì)映異構(gòu)體，所以共可寫出三個(gè)立體異構(gòu)。其中①與②③是順反異構(gòu)，②與③是對(duì)映異構(gòu)。（2）①與②是順反異構(gòu)。順、反異構(gòu)體都存在對(duì)稱面，故分子無手性，不存在對(duì)映體。（3）①與②是對(duì)映異構(gòu)。（4）①與②、③與④是對(duì)映異構(gòu)；①與③、②與④是順反異構(gòu)；①與④、②與③是非對(duì)映異構(gòu)【例題3】確定下面化合物的名稱。23H3CCOOHHOCOOHHH14【分析】：*C2部分優(yōu)先次序：

–OH＞–COOH＞–CHCOOH＞–H

CH3*C3部分–COOOH＞–CHCOOH＞–CH3＞–HOH【解析】：（2S，3R）–2–羥基–3–甲基丁二酸。*C3部分優(yōu)先次序：【例題4】寫出1，2–二甲基環(huán)乙烯與HBr反應(yīng)的產(chǎn)物，并標(biāo)出分子中手性碳原子的構(gòu)型。【分析】：環(huán)狀烯烴由于環(huán)的限制，雙鍵上的兩個(gè)甲基只能以順式與之相連，因此這就規(guī)定了反應(yīng)物的構(gòu)型，因而也就限定了產(chǎn)物。

【解析】：產(chǎn)物互為對(duì)應(yīng)異構(gòu)，并組成一組外消旋體。【例題5】試分析為什么1,2一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的異構(gòu)體為反式；1,3一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的構(gòu)象為順式；1,4一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的構(gòu)象為反式?！窘馕觥浚涵h(huán)己烷的構(gòu)象（椅式）可知無論是1,2–二甲基環(huán)己烷，1,3–二甲基環(huán)己烷還是1,4–二甲基環(huán)己烷，均有順、反式兩種不同的結(jié)構(gòu)，很明顯，反–1,2–順–1,3–和反–1,4–異構(gòu)體的構(gòu)象為aa型，環(huán)翻轉(zhuǎn)之后變?yōu)閑e型，因此是它們各自的穩(wěn)定構(gòu)象?！纠}6】化合物A，分子式為C8H12，有旋光性，催化加氫后得B，分子式為C8H18，旋光性消失。A在液氨與金屬鈉的作用下生成C，分子式為C8H14；在Lindlar催化劑作用下氫化，生成D，分子式亦為C8H14。請(qǐng)給出A，B，C，D的結(jié)構(gòu)式及各步反應(yīng)?！痉治觥浚河葾和B的分子式及氫化前后旋光性的變化，可推知A分子中必然有*C碳且兩個(gè)基團(tuán)的飽和性不同，而碳架相同。因此，A的可能結(jié)構(gòu)有：但由于A分別在不同情況下部分氫化將得到兩種產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明，其結(jié)構(gòu)不可能是A2和A3，因?yàn)樗鼈優(yōu)槎巳?，部分氫化后無順、反之區(qū)別，因而也不可能出現(xiàn)C和D兩種產(chǎn)物。因此，A的可能結(jié)構(gòu)為A1?！窘馕觥浚骸纠}7】1964年Eaton和Cole報(bào)道了一種稱為立方烷的化合物，它的分子式為C8H8，核磁共振譜表明其中的碳原子和氫原子的化學(xué)環(huán)境均無差別。若用四個(gè)重氫（氘）原子取代氫原子而保持碳架不變，則得到的四氘立方烷C8H4D4有異構(gòu)體。（1）用簡圖畫C8H4D4的所有立體異構(gòu)體，并用編號(hào)法表明是如何得出這些異構(gòu)體的。給出異構(gòu)體的總數(shù)。（2）常見的烷的異構(gòu)體通常有幾種類型？畫出的異構(gòu)體是否都屬于同種類型？（3）用五個(gè)氘原子取代立方烷分子里的氫原子得到五氘立方烷C8H3D5，其異構(gòu)體有多少個(gè)？【分析】：根據(jù)立方烷的分子式C8H8及核磁共振譜，表明碳原子和氫原子的化學(xué)環(huán)境是相同的。若用四個(gè)重氫（氘）原子取代氫原子，則其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的結(jié)果，有7