第07講—順反異構(gòu)與構(gòu)象異構(gòu)1

CH3CH3HBrClHHHBrClCH3CH3CH3CH3ClHHBrBrCH3H3CClHHHOHCOOHHOCOOHHCOOHHOHCCOOHHCOHCOOHOHHHOHCOOHABC練習(xí)練習(xí)2：用：用R/S表明下列酒石酸的表明下列酒石酸的構(gòu)型，說明構(gòu)型，說明哪一個哪一個是內(nèi)消旋體？哪兩個是對映體？是內(nèi)消旋體？哪兩個是對映體？ 練習(xí)練習(xí)1：用：用R/S標(biāo)構(gòu)型。說明標(biāo)構(gòu)型。說明和和是什么關(guān)是什么關(guān)系系對映體、非對映體、同一物質(zhì)。對映體、非對映體、同一物質(zhì)。練習(xí)練習(xí)1：用：用R/S標(biāo)構(gòu)型。說明標(biāo)構(gòu)型。說明和和是什么關(guān)是什么關(guān)系系對映體、非對映體、同一物質(zhì)。對映體、非對映體、同一物質(zhì)。CH3CH3HBrClHHHBrClCH3CH3CH3CH3ClHHBrBrCH3H3CClHH和和是是非對映體非對映體和和是是對映體對映體和和是是同一物質(zhì)同一物質(zhì)練習(xí)練習(xí)2：用：用R/S表明下列酒石酸的表明下列酒石酸的構(gòu)型，說明構(gòu)型，說明哪一個哪一個是內(nèi)消旋體？哪兩個是對映體？是內(nèi)消旋體？哪兩個是對映體？ HOHCOOHHOCOOHHCOOHHOHCCOOHHCOHCOOHOHHHOHCOOHABCCOOHCOOHOHHHOH1、什么樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生順反異構(gòu)？、什么樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生順反異構(gòu)？C=CCH3CH3HHC=CC2H5HHHCH3CH=CHCH3C=CC2H5HHHHCCHCH3CH3HHCH3CH3HCCHHH分子中存在限制旋分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素，如：雙鍵轉(zhuǎn)的因素，如：雙鍵每個雙鍵每個雙鍵C，各，各自連有不同的基團(tuán)自連有不同的基團(tuán)產(chǎn)生順反異構(gòu)產(chǎn)生順反異構(gòu)的必要條件的必要條件C=CCH3CH3HH07-1丁烷的旋轉(zhuǎn) 2、烯烴順反異構(gòu)體的命名、烯烴順反異構(gòu)體的命名C=CClClHHC=CCH3CH3HHC=CCH3CH3HCH2CH3順順/反命名法：兩個相同基團(tuán)在同側(cè)，稱為反命名法：兩個相同基團(tuán)在同側(cè)，稱為“順順”，異，異側(cè)稱為側(cè)稱為“反反”。Z/E命名法：命名法：IUPAC系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名(適用于所有結(jié)構(gòu)適用于所有結(jié)構(gòu))C=Cbcad根據(jù)根據(jù)“次序規(guī)則次序規(guī)則”比較基團(tuán)的大比較基團(tuán)的大小小IBrClFONCH若若ac、bd或者或者ac、bd，為，為Z； 否則，為否則，為E。(僅適用于簡單結(jié)構(gòu)僅適用于簡單結(jié)構(gòu))C=CClH3CClCH3C=CBrH3CClC2H5C=CC=CHHHCH3HCH3C=CC=CHHHHCH3注意：當(dāng)書寫格式能注意：當(dāng)書寫格式能夠判明構(gòu)型時，命名夠判明構(gòu)型時，命名應(yīng)標(biāo)明構(gòu)型。應(yīng)標(biāo)明構(gòu)型。3、環(huán)烷烴的順反異構(gòu)和命名、環(huán)烷烴的順反異構(gòu)和命名(1)限制旋轉(zhuǎn)的因素限制旋轉(zhuǎn)的因素C環(huán)環(huán)(2)環(huán)中至少有兩個環(huán)中至少有兩個C各自連有不同的基團(tuán)各自連有不同的基團(tuán)(3)若多于兩個基團(tuán)，選擇若多于兩個基團(tuán)，選擇作為標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)(r)CH3CH3CH3CH3r-順順-COOHClClHClClCl 2, 4-二甲基二甲基 1, 3-環(huán)丁二醇環(huán)丁二醇CH3CH3OHOH次序規(guī)則次序規(guī)則：順比反優(yōu)先；：順比反優(yōu)先；Z比比E優(yōu)優(yōu)先；先；R比比S優(yōu)先。優(yōu)先。ClCH3OHCH32,5-二甲基二甲基3-氯氯環(huán)戊醇環(huán)戊醇ClCH3OHC2H5-r-反反-COOHCOOHCl順順-2,5-二甲基二甲基 3-氯氯 環(huán)戊醇環(huán)戊醇環(huán)烷烴環(huán)烷烴(順反異構(gòu)體順反異構(gòu)體)命名的編號原則：命名的編號原則：官能團(tuán)優(yōu)先；官能團(tuán)優(yōu)先；最早碰面；最早碰面；先小后大；先小后大；順、順、Z、R式優(yōu)先。式優(yōu)先?；鶊F(tuán)大小如何排序基團(tuán)大小如何排序“次序規(guī)則次序規(guī)則”按第一原子的原子序數(shù)，由大到小排列按第一原子的原子序數(shù)，由大到小排列IBrClFONCH第一原子相同時，依次類推。第一原子相同時，依次類推。重鍵相當(dāng)于幾個相同原子。重鍵相當(dāng)于幾個相同原子。CHCHCHHHCCCHCHCH由于由于CC單鍵旋轉(zhuǎn)，引起的基單鍵旋轉(zhuǎn)，引起的基團(tuán)之間空間相對位置的變化。團(tuán)之間空間相對位置的變化。視角：從視角：從CC鍵軸斜方鍵軸斜方450角角視角：沿著視角：沿著CC鍵軸鍵軸60060007-1乙烷構(gòu)象的旋轉(zhuǎn)及表達(dá)式的定位 00 600 1200 1800 2400 2700 3600(2)CC轉(zhuǎn)動所需能量轉(zhuǎn)動所需能量10-40kJmol-1，室溫下分子熱運，室溫下分子熱運動能量動能量80kJmol-1。所以，構(gòu)象異構(gòu)體一般難于分離。所以，構(gòu)象異構(gòu)體一般難于分離。(3)研究構(gòu)象異構(gòu)體主要是比較各式穩(wěn)定性的差異，研究構(gòu)象異構(gòu)體主要是比較各式穩(wěn)定性的差異，找出找出穩(wěn)定的構(gòu)象穩(wěn)定的構(gòu)象。(1)構(gòu)象異構(gòu)體有無數(shù)個，只研究其中有代表性的幾個。構(gòu)象異構(gòu)體有無數(shù)個，只研究其中有代表性的幾個。三點說明：三點說明：乙烷構(gòu)象的能量曲線乙烷構(gòu)象的能量曲線是由扭轉(zhuǎn)張力造成的是由扭轉(zhuǎn)張力造成的非優(yōu)勢構(gòu)象中，原子間產(chǎn)生的相互斥力。非優(yōu)勢構(gòu)象中，原子間產(chǎn)生的相互斥力。07-2由乙烷斯陶特模型看扭轉(zhuǎn)張力 CH3CH2CH2CH3全重疊式全重疊式鄰位交叉式鄰位交叉式部分重疊式部分重疊式對位交叉式對位交叉式 HH 07-3丁烷構(gòu)象的旋轉(zhuǎn)07-4由丁烷斯陶特模型看扭轉(zhuǎn)張力 練習(xí)練習(xí)1：寫出優(yōu)勢構(gòu)象和最不穩(wěn)定構(gòu)象的紐曼投影式：寫出優(yōu)勢構(gòu)象和最不穩(wěn)定構(gòu)象的紐曼投影式(CH3)3CC(CH3)3CH3CH2CH(CH3)CHBr2優(yōu)勢優(yōu)勢構(gòu)象構(gòu)象優(yōu)勢優(yōu)勢構(gòu)象構(gòu)象最不穩(wěn)最不穩(wěn)定構(gòu)象定構(gòu)象最不穩(wěn)最不穩(wěn)定構(gòu)象定構(gòu)象大基團(tuán)相距越遠(yuǎn)，構(gòu)象越穩(wěn)定。大基團(tuán)相距越遠(yuǎn)，構(gòu)象越穩(wěn)定。椅式構(gòu)象椅式構(gòu)象船式構(gòu)象船式構(gòu)象C2和和C3、C5和和C6的的H處于交叉處于交叉式，式，C1和和C4的的H彼此遠(yuǎn)離。彼此遠(yuǎn)離。C2和和C3、C5和和C6的的H處于重處于重疊式，疊式，C1和和C4的的H彼此對頭。彼此對頭。角張力角張力扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力07-5環(huán)己烷椅式船式比較角張力角張力扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力鍵角均鍵角均為為109.50環(huán)己烷椅式構(gòu)象中的環(huán)己烷椅式構(gòu)象中的鍵，分為兩種鍵，分為兩種垂直于平面的垂直于平面的直立鍵直立鍵(a鍵鍵)與平面呈與平面呈19.50夾角的夾角的平伏鍵平伏鍵(e鍵鍵)椅式構(gòu)象的轉(zhuǎn)化：椅式構(gòu)象的轉(zhuǎn)化：109.50通過通過CC單鍵的轉(zhuǎn)動，一種椅式構(gòu)象可以轉(zhuǎn)化為另單鍵的轉(zhuǎn)動，一種椅式構(gòu)象可以轉(zhuǎn)化為另一種椅式構(gòu)象一種椅式構(gòu)象(需要能量需要能量46 )。上下平面的上下平面的C交換層次，每一交換層次，每一C上的上的a鍵和鍵和e鍵互變。鍵互變。07-6環(huán)己烷a鍵和e鍵07-7環(huán)己烷a鍵和e鍵的轉(zhuǎn)換環(huán)己烷椅式構(gòu)象的畫法環(huán)己烷椅式構(gòu)象的畫法船式構(gòu)象船式構(gòu)象是兩種椅是兩種椅式構(gòu)象互式構(gòu)象互變的中間變的中間過渡狀態(tài)過渡狀態(tài)4、取代環(huán)己烷的構(gòu)象、取代環(huán)己烷的構(gòu)象(1)一取代環(huán)己烷，連一取代環(huán)己烷，連e鍵比連鍵比連a鍵穩(wěn)定鍵穩(wěn)定R基團(tuán)越大，基團(tuán)越大，e鍵取代構(gòu)象越多。鍵取代構(gòu)象越多。RHH99.99%97%95%e式占比例式占比例C(CH3)3CH(CH3)2CH3基團(tuán)基團(tuán)CH3CH3(2)多取代環(huán)己烷的構(gòu)象多取代環(huán)己烷的構(gòu)象e鍵連接基團(tuán)越多越穩(wěn)定鍵連接基團(tuán)越多越穩(wěn)定如：如：反反-1,2-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷 CH3CH3如不能都連在如不能都連在e鍵上，大基團(tuán)連在鍵上，大基團(tuán)連在e鍵上更穩(wěn)定。鍵上更穩(wěn)定。CH3CH3如：如：順順-1-甲基甲基-4-叔丁基環(huán)己烷叔丁基環(huán)己烷 (CH3)3 CC(CH3)3CH3順順-1,2-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷 CH3練習(xí)練習(xí)2：寫出下列化合物最穩(wěn)定的構(gòu)象式：寫出下列化合物最穩(wěn)定的構(gòu)象式異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷順順-1-甲基甲基-2-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷反反-1-甲基甲基-2-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷反反-1-乙基乙基-3-叔丁基環(huán)己烷叔丁基環(huán)己烷C2H5C(CH3)3 CH(CH3)2CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH35、其它環(huán)烷烴的構(gòu)象、其它環(huán)烷烴的構(gòu)象穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定性穩(wěn)定性128-125-73-4環(huán)數(shù)環(huán)數(shù)大環(huán)大環(huán)中環(huán)中環(huán)普通環(huán)普通環(huán)小環(huán)小環(huán)分類分類環(huán)丙烷環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)戊烷 平面結(jié)構(gòu)，完全重疊式，扭轉(zhuǎn)張平面結(jié)構(gòu)，完全重疊式，扭轉(zhuǎn)張力、角張力均較大，不穩(wěn)定。力、角張力均較大，不穩(wěn)定。 3平平1高，不完全重疊式高，不完全重疊式構(gòu)象，扭轉(zhuǎn)張力有所減小、角張力構(gòu)象，扭轉(zhuǎn)張力有所減小、角張力增大，總體不穩(wěn)定。增大，總體不穩(wěn)定。 4平平1高，基本交叉式構(gòu)象，扭高，基本交叉式構(gòu)象，扭轉(zhuǎn)張力、角張均較小，穩(wěn)定。轉(zhuǎn)張力、角張均較小，穩(wěn)定。07-8環(huán)丙丁戊烷07-9環(huán)癸烷07-10環(huán)18烷iCOOHCOOHHHOHOH全交叉式全交叉式全重疊式全重疊式 構(gòu)象應(yīng)用舉例構(gòu)象應(yīng)用舉例內(nèi)消旋酒石酸的對稱因素內(nèi)消旋酒石酸的對稱因素07-11重疊式內(nèi)消旋酒石酸07-12交叉式內(nèi)消旋酒石酸