《第07——顺反异构与构象异构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第07——顺反异构与构象异构（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4、环己烷的椅式和船式构象、环己烷的椅式和船式构象3、乙烷、丁烷的交叉式和重叠式构象、乙烷、丁烷的交叉式和重叠式构象5、环己烷椅式构象中的、环己烷椅式构象中的a键和键和e键键6、取代环己烷构象的稳定性、取代环己烷构象的稳定性教学教学要点要点2、烯烃、环烷烃顺反异构的命名、烯烃、环烷烃顺反异构的命名1、顺反异构产生的条件、顺反异构产生的条件CH3CH3HBrClHHHBrClCH3CH3CH3CH3ClHHBrBrCH3H3CClHHHOHCOOHHOCOOHHCOOHHOHCCOOHHCOHCOOHOHHHOHCOOHABC练习练习2：用：用R/S表明下列酒石酸的表明下列酒石酸的构型，说明构型
2、，说明哪一个是哪一个是内消旋体？哪两个是对映体？内消旋体？哪两个是对映体？ 练习练习1：用：用R/S标标构型构型。说明说明和和是什么关系是什么关系对映体、非对映体、同一物质。对映体、非对映体、同一物质。练习练习1：用：用R/S标标构型构型。说明说明和和是什么关系是什么关系对映体、非对映体、同一物质。对映体、非对映体、同一物质。CH3CH3HBrClHHHBrClCH3CH3CH3CH3ClHHBrBrCH3H3CClHHa ac cb ba ab bc c2-2-氯氯氯氯-3-3-溴丁烷溴丁烷溴丁烷溴丁烷(2S,3S)(2S,3S)a ac cb ba ab bc c(2R,3S)(2R,3S
3、)a ab bc ca ac cb b(2R,3R)(2R,3R)c ca ab b(2S,3S)(2S,3S)a ab bc c和和是是非对映体非对映体和和是是对映体对映体和和是是同一物质同一物质练习练习2：用：用R/S表明下列酒石酸的表明下列酒石酸的构型，说明构型，说明哪一个是哪一个是内消旋体？哪两个是对映体？内消旋体？哪两个是对映体？ HOHCOOHHOCOOHHCOOHHOHCCOOHHCOHCOOHOHHHOHCOOHABCa ac cb b(2S,3S)(2S,3S)(2R,3S)(2R,3S)(2R,3R)(2R,3R)a ac cb ba ac cb ba ab bc c b
4、bc ca aCOOHCOOHOHHHOH1、什么样的结构能产生顺反异构？、什么样的结构能产生顺反异构？C=CCH3CH3HHC=CC2H5HHHCH3CH=CHCH32-2-丁烯丁烯丁烯丁烯C=CC2H5HHH顺顺顺顺-2-2-丁烯丁烯丁烯丁烯反反反反-2-2-丁烯丁烯丁烯丁烯mpmp：-151.4-151.4mpmp：-136.0-136.0HCCHCH3CH3HHCH3CH3HCCHHH=分子中存在限制旋分子中存在限制旋转的因素，如：双键转的因素，如：双键每个双键每个双键C，各，各自连有不同的基团自连有不同的基团产生顺反异构产生顺反异构的必要条件的必要条件C=CCH3CH3HH沿键轴沿键
5、轴沿键轴沿键轴旋转旋转旋转旋转1801800 0把分子把分子把分子把分子旋转旋转旋转旋转1801800 0( (二二二二) ) 顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构07-1丁烷的旋转 2、烯烃顺反异构体的命名、烯烃顺反异构体的命名C=CClClHHC=CCH3CH3HHC=CCH3CH3HCH2CH3顺顺/反命名法：两个相同基团在同侧，称为反命名法：两个相同基团在同侧，称为“顺顺”，异侧称为异侧称为“反反”。2-2-丁烯丁烯丁烯丁烯1,2-1,2-二氯乙烯二氯乙烯二氯乙烯二氯乙烯3-3-甲基甲基甲基甲基-2-2-戊烯戊烯戊烯戊烯Z/E命名法命名法：IUPAC系统命名系统命名(适用于所有结构适用于所
6、有结构)C=Cbcad根据根据“次序规则次序规则”比较基团的大小比较基团的大小IBrClFONCH若若ac、bd或者或者ac、bd，为，为Z； 否则，为否则，为E。(Z)-2-(Z)-2-丁烯丁烯丁烯丁烯(E)-1,2-(E)-1,2-二氯乙烯二氯乙烯二氯乙烯二氯乙烯(E)-3-(E)-3-甲基甲基甲基甲基-2-2-戊烯戊烯戊烯戊烯顺顺顺顺/ /反和反和反和反和Z/EZ/E是两种命名法则，无必然联系。是两种命名法则，无必然联系。是两种命名法则，无必然联系。是两种命名法则，无必然联系。顺顺顺顺- -反反反反- -顺顺顺顺- -(仅适用于简单结构仅适用于简单结构)C=CClH3CClCH3C=CB
7、rH3CClC2H5顺顺顺顺-2,3-2,3-二氯二氯二氯二氯-2-2-丁烯丁烯丁烯丁烯(Z)-2,3-(Z)-2,3-二氯二氯二氯二氯-2-2-丁丁丁丁烯烯烯烯(Z)-2-(Z)-2-氯氯氯氯-3-3-溴溴溴溴-2-2-戊烯戊烯戊烯戊烯顺顺顺顺-2-2-氯氯氯氯-3-3-溴溴溴溴-2-2-戊烯戊烯戊烯戊烯C=CC=CHHHCH3HCH32-2-甲基甲基甲基甲基-1,3-1,3-戊二烯戊二烯戊二烯戊二烯(E)-(E)-1 21 23 43 45 52,4-2,4-二甲基二甲基二甲基二甲基-1,4-1,4-己二烯己二烯己二烯己二烯(E)-(E)-4 42 21 13 35 56 6C=CC=CH
8、HHHCH31-1-苯基苯基苯基苯基-1,3-1,3-戊二烯戊二烯戊二烯戊二烯(1Z,3Z)-(1Z,3Z)-1 21 23 43 45 5注意：当书写格式能注意：当书写格式能够判明构型时，命名够判明构型时，命名应标明构型。应标明构型。3、环烷烃的顺反异构和命名、环烷烃的顺反异构和命名(1)限制旋转的因素限制旋转的因素C环环(2)环中至少有两个环中至少有两个C各自连有不同的基团各自连有不同的基团顺顺顺顺-1,2-1,2-二甲二甲二甲二甲基环丙烷基环丙烷基环丙烷基环丙烷1, 2, 3-1, 2, 3-三氯环戊烷三氯环戊烷三氯环戊烷三氯环戊烷反反反反-1,2-1,2-二二二二甲基环丙烷甲基环丙烷甲
9、基环丙烷甲基环丙烷反反反反- -r- r-(3)若多于两个基团，选择若多于两个基团，选择位次最小者位次最小者位次最小者位次最小者作为标准作为标准(r)CH3CH3CH3CH31, 2-1, 2-二氯二氯二氯二氯- - 环戊烷甲酸环戊烷甲酸环戊烷甲酸环戊烷甲酸r-顺顺-COOHClClHClClCl顺顺顺顺- -2 21 13 31 12 2反反反反- -？ 2, 4-二甲基二甲基 1, 3-环丁二醇环丁二醇CH3CH3OHOH1 12 22 2次序规则次序规则：顺比反优先；：顺比反优先；Z比比E优优先；先；R比比S优先。优先。顺顺顺顺- - 反反反反- -r- - -r- 反反反反- -ClC
10、H3OHCH3反反反反- -2,顺顺顺顺- -5-二甲基二甲基- -顺顺顺顺- -3-氯氯-r-r-环戊醇环戊醇1 12 22 23-3-甲基甲基甲基甲基-1-1-乙基乙基乙基乙基-3-3-氯氯氯氯 环戊醇环戊醇环戊醇环戊醇-r-r-顺顺顺顺- -1 12 23 3ClCH3OHC2H55-5-氯氯氯氯 1, 3-1, 3-环己烷二甲酸环己烷二甲酸环己烷二甲酸环己烷二甲酸-r-反反-COOHCOOHCl顺顺-反反反反- -？1 12 23 34 45 52, 5-二甲基二甲基 - -3-氯氯 环戊醇环戊醇3 3环烷烃环烷烃(顺反异构体顺反异构体)命名的编号原则：命名的编号原则：官能团优先；官能
11、团优先；最早碰面；最早碰面；先小后大；先小后大；顺、顺、Z、R式优先。式优先。基团大小如何排序基团大小如何排序“次序规则次序规则”按第一原子的原子序数，由大到小排列按第一原子的原子序数，由大到小排列IBrClFONCH第一原子相同时，依次类推。第一原子相同时，依次类推。CHCH2 2CHCH3 3 CHCH3 3重键相当于几个相同原子。重键相当于几个相同原子。CHCH=CHCH2 2 CHCH2 2CHCH3 3CHCHCHHHCCCHCHCH ClCl C(CHC(CH3 3) )3 3HHHHHHHHHHHH( (三三三三) ) 构象异构构象异构构象异构构象异构由于由于CC单键旋转，引起的
12、基单键旋转，引起的基团之间空间相对位置的变化。团之间空间相对位置的变化。1 1、乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象重叠式重叠式重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式交叉式锯架式锯架式锯架式锯架式纽曼投影式纽曼投影式纽曼投影式纽曼投影式HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH优势优势优势优势构象构象构象构象视角：从视角：从CC键轴斜方键轴斜方450角角视角：沿着视角：沿着CC键轴键轴60060007-1乙烷构象的旋转及表达式的定位 HHHHHH00 600 1200 1800 2400 2700 3600(2)CC转动所需能量转动所需能量10-40kJmol-1，室
13、温下分子热运室温下分子热运动能量动能量80kJmol-1。所以，构象异构体一般难于分离。所以，构象异构体一般难于分离。(3)研究构象异构体主要是比较各式稳定性的差异，研究构象异构体主要是比较各式稳定性的差异，找出找出最最最最稳定的构象稳定的构象优势构象优势构象优势构象优势构象。(1)构象异构体有无数个，只研究其中有代表性的几个。构象异构体有无数个，只研究其中有代表性的几个。三点说明：三点说明：12.612.60 0kJmolkJmol-1-1乙烷构象的能量曲线乙烷构象的能量曲线扭转能扭转能扭转能扭转能交叉式交叉式交叉式交叉式无扭转张力无扭转张力无扭转张力无扭转张力重叠式重叠式重叠式重叠式扭转张
14、力最大扭转张力最大扭转张力最大扭转张力最大是由扭转张力造成的是由扭转张力造成的非优势构象中，原子间产生的相互斥力。非优势构象中，原子间产生的相互斥力。07-2由乙烷斯陶特模型看扭转张力 2 2、丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象HHCHCH3 3HHHHHHCHCH3 3HHCHCH3 3HHHHHHCHCH3 3CH3CH2CH2CH3全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式对位交叉式对位交叉式优势构象优势构象 HH HHHHCHCH3 3HHCHCH3 3HHHHHHCHCH3 3CHCH3 3HHHHCHCH3 3HHHHHHCHCH3 3HHHHHH3 3C CH
15、HHHHHCHCH3 307-3丁烷构象的旋转最不稳定最不稳定最不稳定最不稳定07-4由丁烷斯陶特模型看扭转张力 HH3 3C CC C2 2HH5 5HHCHCH3 3CHCH3 3HH3 3C CHH3 3C CC C2 2HH5 5HHHHBrBrBrBrHHBrBrBrBrCHCH3 3CHCH3 3HH3 3C CHH3 3C CCHCH3 3CHCH3 3CHCH3 3CHCH3 3HH3 3C C练习练习1：写出优势构象和最不稳定构象的纽曼投影式：写出优势构象和最不稳定构象的纽曼投影式(CH3)3CC(CH3)3CH3CH2CH(CH3)CHBr2优势优势构象构象优势优势构象构象
16、最不稳最不稳定构象定构象最不稳最不稳定构象定构象大基团相距越远，构象越稳定。大基团相距越远，构象越稳定。椅式的表达椅式的表达椅式的表达椅式的表达4 43 35 53 35 53 3、环己烷的构象环己烷的构象环己烷的构象环己烷的构象4 41 12 26 61 12 26 6椅式构象椅式构象船式构象船式构象纽曼投影式纽曼投影式纽曼投影式纽曼投影式优势构象？优势构象？1 12 23 34 45 56 61 12 23 34 45 56 6C2和和C3、C5和和C6的的H处于交叉处于交叉式，式，C1和和C4的的H彼此远离。彼此远离。C2和和C3、C5和和C6的的H处于重处于重叠式，叠式，C1和和C4的
17、的H彼此对头。彼此对头。(99.9%)(99.9%)1 13 35 54 46 62 2船式构象船式构象船式构象船式构象无无无无角张力角张力有有有有扭转张力扭转张力无张力环无张力环无张力环无张力环07-5环己烷椅式船式比较椅式构象椅式构象椅式构象椅式构象无无无无角张力角张力无无无无扭转张力扭转张力键角均键角均为为109.501 13 35 5环己烷椅式构象中的环己烷椅式构象中的1212个个个个CHCH键，分为两种键，分为两种垂直于平面的垂直于平面的直立键直立键(a键键)与平面呈与平面呈19.50夹角的夹角的平伏键平伏键(e键键)椅式构象的转化椅式构象的转化：4 46 62 21 13 35 5
18、4 46 62 2109.50通过通过CC单键的转动，一种椅式构象可以转化为另单键的转动，一种椅式构象可以转化为另一种椅式构象一种椅式构象(需要能量需要能量46 kJmolkJmol-1-1)。上下平面的上下平面的C交换层次，每一交换层次，每一C上的上的a键和键和e键互变。键互变。07-6环己烷a键和e键07-7环己烷a键和e键的转换环己烷椅式构象的画法环己烷椅式构象的画法船式构象船式构象是两种椅是两种椅式构象互式构象互变的中间变的中间过渡状态过渡状态4、取代环己烷的构象、取代环己烷的构象(1)一取代环己烷，连一取代环己烷，连e键比连键比连a键稳定键稳定R基团越大，基团越大，e键取代构象越多。
19、键取代构象越多。RHH99.99%97%95%e式式占比例占比例C(CH3)3CH(CH3)2CH3基团基团CH3CH31 12 21 12 21 14 41 14 4(2)多取代环己烷的构象多取代环己烷的构象e键连接基团越多越稳定键连接基团越多越稳定如：如：反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷 CH3CH3如不能都连在如不能都连在e键上，大基团连在键上，大基团连在e键上更稳定。键上更稳定。CH3CH3如：如：顺顺-1-甲基甲基-4-叔丁基环己烷叔丁基环己烷 (CH3)3 CC(CH3)3CH3顺顺-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷 1 12 2CH3练习练习2：写出下列化合物最稳定的构象式
20、：写出下列化合物最稳定的构象式异丙基环己烷异丙基环己烷顺顺-1-甲基甲基-2-异丙基环己烷异丙基环己烷反反-1-甲基甲基-2-异丙基环己烷异丙基环己烷反反-1-乙基乙基-3-叔丁基环己烷叔丁基环己烷C2H5C(CH3)3 CH(CH3)2CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH35、其它环烷烃的构象其它环烷烃的构象稳定稳定不稳定不稳定稳定稳定不稳定不稳定稳定性稳定性128-125-73-4环数环数大环大环中环中环普通环普通环小环小环分类分类环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷 平面结构，完全重叠式，扭转张平面结构，完全重叠式，扭转张力、角张力均较大，不稳定。力、角张力均较大，不稳定。 3平平1高，不完全重叠式高，不完全重叠式构象，扭转张力有所减小、角张力构象，扭转张力有所减小、角张力增大，总体不稳定。增大，总体不稳定。 4平平1高，基本交叉式构象，扭高，基本交叉式构象，扭转张力、角张均较小，稳定。转张力、角张均较小，稳定。07-8环丙丁戊烷07-9环癸烷07-10环18烷HHOHOHCOOHCOOHHOHOHHCOOHCOOH.iCOOHCOOHHHOHOH全交叉式全交叉式全重叠式全重叠式 HHOHOHCOOHCOOHHHOHOHCOOHCOOH构象应用举例构象应用举例内消旋酒石酸的对称因素内消旋酒石酸的对称因素07-11重叠式内消旋酒石酸07-12交叉式内消旋酒石酸
