有機(jī)化合物的構(gòu)造構(gòu)型和構(gòu)象6sf優(yōu)秀公開課

第3章 有機(jī)化合物的構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象（）3.1 有機(jī)化合物的構(gòu)造異構(gòu)3.2 有機(jī)化合物的順反異構(gòu)

3.2.1烯烴的順反異構(gòu)

3.2.2環(huán)烷烴的順反異構(gòu)3.3 對映異構(gòu)

3.3.1手性

3.3.2對稱性

3.3.3對映異構(gòu)和旋光性

3.3.4構(gòu)型的表示法和標(biāo)記

3.3.5含手性碳原子分子的 對映異構(gòu)3.3.6不含手性碳原子分子 的對映異構(gòu)3.3.7含其他手性原子分子 的對映異構(gòu)3.3.8環(huán)狀化合物的 對映異構(gòu)3.4分子的構(gòu)象

3.4.1烷烴分子的構(gòu)象

3.4.2環(huán)烷烴分子的構(gòu)象有機(jī)化合物的異構(gòu)體分類3.1構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)互變異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同，分子中原子相互連接方式不同構(gòu)造：分子中原子相互連接的方式2.官能團(tuán)位置異構(gòu)異構(gòu)體數(shù)目較多，理化性質(zhì)相近，分離較難3.官能團(tuán)異構(gòu)異構(gòu)體之間化學(xué)和物理性質(zhì)差別較大，分離十分容易4.互變異構(gòu)兩個異構(gòu)體迅速地相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成處于動態(tài)平衡的混合物動態(tài)異構(gòu)，不能分離，但儀器可以檢測出來24%76%3.2順反異構(gòu)順反異構(gòu)對映異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型是指分子中各原子和基團(tuán)在空間的相對位置，是分子結(jié)構(gòu)體現(xiàn)的一種表觀現(xiàn)象，即分子的幾何形象構(gòu)型異構(gòu)是指具有相同構(gòu)造的分子，由于構(gòu)型不同產(chǎn)生的異構(gòu)3.2.1烯烴的順反異構(gòu)產(chǎn)生條件：雙鍵上的每個碳原子分別連有兩個不同的原子或基團(tuán)順-2-丁烯 反-2-丁烯Z-2-丁烯 E-2-丁烯反-環(huán)丙烷-1，2-二甲酸順-1，2-二甲基環(huán)己烷HHH3CCH3HHH3CCH3反-1，2-二甲基環(huán)己烷井岡山風(fēng)景桂林風(fēng)情3.3對映異構(gòu)生活中的對映體鏡象左右手互為鏡象生活中的對映體鏡象模型對稱性對稱面如何判斷一個有機(jī)分子是否具有手性？對稱心對稱軸如果一個分子結(jié)構(gòu)中即沒有對稱面又沒有對稱中心，則該分子具有手性復(fù)習(xí)（）復(fù)習(xí)－構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)互變異構(gòu)分子式相同，分子中原子相互連接方式不同1）對稱面如果一個平面可把分子分成兩部分，這兩部分互為鏡像，則該平面叫對稱面非手性分子例：1個σ1個σ1個σ一個分子即無對稱面又無對稱心，該分子有手性非手性分子CH32）對稱心非手性分子通過分子中可引任何一條直線，如果離中心相等距離遇到相同原子，則該中心為分子的對稱中心。3.3.2對映異構(gòu)和旋光性1.對映異構(gòu)體凡手性分子，必有互為鏡像的構(gòu)型，互為鏡像的兩種構(gòu)型的異構(gòu)體稱為對映體物理性質(zhì)：相同化學(xué)性質(zhì)：僅在手性環(huán)境下表現(xiàn)出差別旋光性：對偏振光的作用不同2.性質(zhì)差別

名稱熔點(diǎn)/oC[]25(20%水）溶解度pka1pka2(+)-酒石酸170+12o1392.934.23(-)-酒石酸170-12o1392.934.233.比旋光度C-液體濃度1g/mll-盛液管長度1dmFischer投影式的書寫原則Br××√√×Fischer投影式的轉(zhuǎn)換規(guī)則不能離開紙面翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)180。，變成其對映體。在紙面上轉(zhuǎn)動90。,270。，變成其對映體。在紙面上轉(zhuǎn)動180。構(gòu)型不變。保持1個基團(tuán)固定，而把其它三個基團(tuán)順時(shí)針或逆時(shí)針地調(diào)換位置，構(gòu)型不變。任意兩個基團(tuán)調(diào)換偶數(shù)次，構(gòu)型不變。6.任意兩個基團(tuán)調(diào)換奇數(shù)次，構(gòu)型改變。Fischer投影式的輔助規(guī)則（不是必需的）1碳鏈寫在豎鍵上，其它原子或基團(tuán)寫在橫鍵上2編號小的碳原子寫在豎鍵上端口訣豎向后，橫向前，含碳原子上下連。轉(zhuǎn)半圈，不能翻，編號小者在上端。偶次互換是原物，奇次互換構(gòu)型變。2.構(gòu)型的標(biāo)記1）D-L標(biāo)記法其他化合物構(gòu)型的確定：通過化學(xué)反應(yīng)與甘油醛相關(guān)聯(lián)甘油醛構(gòu)型的確定：任意指定2）R-S標(biāo)記法按“次序規(guī)則”判別R-S標(biāo)記法SOHHHOOCCH3COOHHOHCH3COOHHHOCH3Fischer投影式：小基團(tuán)在豎鍵上，順時(shí)針為R型，逆時(shí)針為S型，小基團(tuán)在橫鍵上順時(shí)針為S型，逆時(shí)針為R型，R-S標(biāo)記法SRRC2H5HOHCH3C2H5HHOCH3C2H5HOHCH32-丁醇構(gòu)型與旋光性的關(guān)系D,L-由與甘油醛的關(guān)聯(lián)決定R,S—由次序規(guī)則決定(+),(-)—由實(shí)驗(yàn)測得 三者并無必然聯(lián)系R-(+)-2,3-二羥基丙醛S-(-)-2,3-二羥基丙醛3.3.4含手性碳原子分子的對映異構(gòu)手性碳原子

與四個不相同的原子或基團(tuán)相連的碳原子。1)含一個手性碳原子的分子1）含一個手性碳原子的分子[]D20=+3.8o(水)[]D20=-3.8o(水)左旋體外消旋體右旋體等量的左旋體和右旋體的混合物，無旋光性用(±)或(RS)或(dl)或DL表示。2）含兩個不同手性碳原子的分子Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ23232323Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ對映體：Ⅰ與Ⅱ；Ⅲ與Ⅳ非對映體：Ⅰ與Ⅲ、Ⅰ與Ⅳ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅱ與Ⅳ

構(gòu)造相同,構(gòu)型不同,相互間不是實(shí)物與 鏡影關(guān)系的立體異構(gòu)體3）含多個不同手性碳原子的分子N個手性碳的異構(gòu)體數(shù)目對映異構(gòu)體數(shù)目=2n

外消旋體數(shù)目=2n-14）含兩個相同手性碳原子的分子2R，3R 2S,3S R,S S,RⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ酒石酸4）含兩個相同手性碳原子的分子2R，3R 2S,3S R,S S,RⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ分子內(nèi)部形成對映兩半的化合物。(有平面對稱因素)具有兩個手性中心的內(nèi)消旋結(jié)構(gòu)一定是（RS）構(gòu)型內(nèi)消旋體無旋光性內(nèi)消旋體3.3.5不含手性碳原子分子的對映異構(gòu)體1.丙二烯型分子

當(dāng)A≠B，分子有手性丙二烯型分子H1,2-丁二烯丙二烯型分子類似物：無手性有手性螺環(huán)型和環(huán)與雙鍵相連的化合物。螺環(huán)[3,3]-2，6-庚二酸2.聯(lián)苯型分子苯環(huán)間碳碳鍵旋轉(zhuǎn)受阻，產(chǎn)生位阻構(gòu)象異構(gòu)。有手性無手性2,2’-聯(lián)萘二酚：手性分子2.聯(lián)苯型分子3.3.6含其它手性原子分子的對映異構(gòu)3.3.7環(huán)狀化合物的對映異構(gòu)順式反式環(huán)上碳原子帶有不同取代基或原子這樣的碳原子必須有兩個或兩個以上3.3.7環(huán)狀化合物的對映異構(gòu)反-環(huán)丙烷-1，2-二甲酸順-環(huán)丙烷-1，2-二甲酸R,R S,SHOOCHOOCCOOHR,S對映體內(nèi)消旋體HOOC3.3.7環(huán)狀化合物的對映異構(gòu)反-1，2-二甲基環(huán)己烷順-1，2-二甲基環(huán)己烷HHH3CH3CCH3HHCH3HHH3CCH3S,S R,RR,S對映體內(nèi)消旋體1，2-二甲基環(huán)丙烷寫單環(huán)化合物的立體異構(gòu)體時(shí)，可將環(huán)看作平面來對待，思路：先順反→后判斷→再照鏡當(dāng)兩個取代基不同時(shí)：1，2-二甲基環(huán)丁烷1-氯-2-溴環(huán)丁烷1，2-二甲基環(huán)戊烷1，2-二甲基環(huán)己烷復(fù)習(xí)－構(gòu)型的表示法CH3OHHOCH3立體透視式Fisher投影式R-S標(biāo)記法SOHHHOOCCH3COOHHOHCH3COOHHHOCH33.4構(gòu)象異構(gòu)(20080323)

烷烴分子的構(gòu)象異構(gòu)環(huán)烷烴分子的構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)3.4.1烷烴分子的構(gòu)象異構(gòu)HHHHHHHH交叉式 重疊式透視式Newman投影式1.乙烷的構(gòu)象0.229nm H原子的半徑0.12nm0.25nm乙烷的優(yōu)勢構(gòu)象乙烷分子的構(gòu)象異構(gòu)交叉式重疊式乙烷分子的構(gòu)象異構(gòu)HHH交叉式重疊式2.丁烷分子的構(gòu)象異構(gòu)(A)反交叉式(B)部分重疊式(C)順交叉式(D)全重疊式2.丁烷分子的構(gòu)象異構(gòu)(A)反交叉式(B)部分重疊式(C)順交叉式(D)全重疊式3.4.2環(huán)烷烴的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象（ａ）椅式構(gòu)象（ｂ）船式構(gòu)象123456123456CH2231564CH2CH2CH2231564透視式Newman投影式0.25nm0.183nm椅式 船式99.9％ 0.1％1.環(huán)己烷的構(gòu)象TC=twistchairB=boatTB=twistboatC=chairTC=twistchairB=boatTB=twistboatC=chairTC=半椅式B=船式TB=扭船式C=椅式1.環(huán)己烷的構(gòu)象123456直立鍵（ａ鍵）和平伏鍵（ｅ鍵）654321531246612345Ｋ＝12.取代環(huán)己烷的構(gòu)象HR123456HRCH2HR234561CH2HR１）一取代環(huán)己烷R在ｅ鍵上R在ａ鍵上123456CH2CH2234561一取代環(huán)己烷的構(gòu)象HRHRR ｅ鍵（％）

--CH3

95--CH(CH3)2 97--C(CH3)3 99.99

K＜1構(gòu)象轉(zhuǎn)換體取代基處在e鍵上更穩(wěn)定——優(yōu)勢構(gòu)象1，1-二取代環(huán)己烷的構(gòu)象體積較大的取代基盡可能處于ｅ鍵，構(gòu)象穩(wěn)定無旋光性1，2-二取代環(huán)己烷的構(gòu)象ｅ鍵上取代基多，構(gòu)象穩(wěn)定1a2e1a2a1e2e1e2a優(yōu)勢構(gòu)象1，3-二甲基環(huán)己烷的構(gòu)象內(nèi)消旋體1，3-二甲基環(huán)己烷

1e3e1a3a1e3a1a3e優(yōu)勢構(gòu)象1，4-取代環(huán)己烷的構(gòu)象非手性分子1a4e1e4a1e4e1a4a優(yōu)勢構(gòu)象反式-１-甲基-2-異丙基環(huán)己烷HH

CH3(CH3)2HCHHCH(CH3)2CH3S對映體HH

CH3HH

CH3(1e2e)優(yōu)勢構(gòu)象CH(CH3)2(CH3)2HC(1a2a)RRRRSSS1R,2S1S,2R12121212順式-１-甲基-2-異丙基環(huán)己烷HH

CH3(CH3)2HCHHCH(CH3)2H3C對映體HH

CH3HH(1a2e)優(yōu)勢構(gòu)象CH(CH3)2(CH3)2HCH3C(1e2a)SSSSRRRR1S,2S1R,2R12121212反-１-氯-3-溴環(huán)己烷HHHBrCl1R,3R1S,3S對映體HHHH(1a3e)優(yōu)勢構(gòu)象HClBrClClBrBr(1e3a)31313131順-１-氯-3-溴環(huán)己烷HHHBrCl1S,3R1R,3S對映體HHHHHClBrClClBrBr(1e3e)優(yōu)勢構(gòu)象(1a3a)313131311-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷CH3

(CH3)3CHHHHCH3

(CH3)3CK＜1`(1e4e)優(yōu)勢構(gòu)象

CH3(CH3)3CHH非手性分子HHCH3

(CH3)3CK＜1(1a4e)優(yōu)勢構(gòu)象(1e4a)思考：1-氯-4-溴環(huán)己烷的優(yōu)勢(穩(wěn)定)構(gòu)象，及旋光性？Cl