有機(jī)結(jié)構(gòu)理論

有機(jī)結(jié)構(gòu)理論第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五本課內(nèi)容五、立體結(jié)構(gòu)化學(xué)（一）順反異構(gòu)

1.烯烴的順反異構(gòu)

2.環(huán)烷烴的順反異構(gòu)（二）構(gòu)象與構(gòu)象異構(gòu)1.乙烷的構(gòu)象2.環(huán)己烷的構(gòu)象第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五五、立體結(jié)構(gòu)化學(xué)同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順反異構(gòu)對映異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH=CH2CH3CH=CHCH3CH3CH2–OHCH3–O–CH3CH3CHCH3CH3構(gòu)造——分子中各原子的排列方式和次序。構(gòu)型——構(gòu)造相同，原子的空間連接次序不同。構(gòu)象——構(gòu)造、構(gòu)型相同，原子的空間相對次序不同。C=CCH3CH3HHC=CCH3CH3HH第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五（一）順反異構(gòu)1）什么樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生順反異構(gòu)？C=CCH3CH3HHC=CC2H5HHHCH3–CH=CH–CH32-丁烯C=CC2H5HHH順-2-丁烯反-2-丁烯mp：-151.4℃mp：-136.0℃H–C—–C–HCH3CH3HHCH3CH3H–C—–C–HHH==①分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素，如：雙鍵②每個(gè)雙鍵C，分別連兩個(gè)不同的基團(tuán)產(chǎn)生順反異構(gòu)的必要條件C=CCH3CH3HH沿鍵軸旋轉(zhuǎn)1800把分子旋轉(zhuǎn)1800第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五C=CCH3ClClCH3C=CClH3CClCH3C=CClHHCH3練習(xí)1：下列結(jié)構(gòu)有無順反異構(gòu)？×√×C=CC=CClHCH3CH3ClHC=CC=CClHClCH3H3CHC=CC=CClHClClH3CH√√×第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五2）烯烴的順反異構(gòu)體怎樣命名？C=CClClHHC=CCH3CH3HHC=CCH3CH3HCH2CH3順/反命名法：同側(cè)為順，異側(cè)為反(適用于簡單結(jié)構(gòu))2-丁烯1,2-二氯乙烯3-甲基-2-戊烯Z/E命名法：IUPAC系統(tǒng)命名(適用于所有結(jié)構(gòu))C=Cbcad①根據(jù)“次序規(guī)則”比較基團(tuán)的大小I＞Br＞Cl＞F＞O＞N＞C＞H②若a＞c、b＞d或者a＜c、b＜d，為Z；否則，為E。(Z)-2-丁烯(E)-1,2-二氯乙烯(E)-3-甲基-2-戊烯順/反和Z/E是兩種命名法則，無一定聯(lián)系。順-反-順-第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五練習(xí)2：命名下列化合物C=CC=CHHHHCH31-苯基-1,3-戊二烯(1Z,3Z)-C=CC=CHHHCH3HCH32-甲基-1,3-戊二烯(E)-1234512345C=CC=CHHHCH3H(1Z,3E)-1-苯基-1,3-戊二烯2,4-二甲基-1,4-己二烯(E)-421356第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五3、環(huán)烷烴的順反異構(gòu)和命名①C環(huán)是限制旋轉(zhuǎn)的因素。②環(huán)中至少有兩個(gè)C分別連不同的基團(tuán)。順-1,2-二甲基環(huán)丙烷1,2,3-三氯環(huán)戊烷反-1,2-二甲基環(huán)丙烷反-r-③若多于兩個(gè)基團(tuán)，選擇位次最小者作為標(biāo)準(zhǔn)(r)CH3CH3CH3CH31,2-二氯-1-環(huán)戊烷甲酸r-順-COOHClClHClClCl順-213第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五

2,4-二甲基1,3-環(huán)丁二醇122次序規(guī)則④——順式比反式優(yōu)先Z比E優(yōu)先R比S優(yōu)先順-反--r-反-ClCH3OHCH3反-2,順-5-二甲基-順-3-氯-r-1-環(huán)戊醇1223-甲基-1-乙基-3-氯-1-環(huán)戊醇-r-順-123ClCH3OHC2H5第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五HHHHHH1、乙烷的構(gòu)象重疊式交叉式透視式紐曼投影式HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH√優(yōu)勢構(gòu)象視角：從C—C鍵軸斜方450角視角：平行于C—C鍵軸（二）構(gòu)象異構(gòu)——由于C—C單鍵旋轉(zhuǎn)，引起的基團(tuán)之間空間相對位置的變化。第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五……

乙烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢能關(guān)系圖旋轉(zhuǎn)中須克服能壘——扭轉(zhuǎn)張力電子云排斥相鄰兩H間的vonderwaals排斥力扭轉(zhuǎn)能第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五2、環(huán)己烷的構(gòu)象如果環(huán)己烷的6

個(gè)碳原子在同一平面上:

將有角張力將有扭轉(zhuǎn)張力偏離109.5oC-H重疊

環(huán)己烷不是平面型分子第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五

環(huán)己烷碳架是折疊的椅式構(gòu)象(chairform)船式構(gòu)象(boatform)兩者互為構(gòu)象異構(gòu)體第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五

椅式構(gòu)象H~H之間距離均大于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40?）2.50?2.49?2.49?交叉式第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五

船式構(gòu)象有幾組H~H之間距離均小于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40?）重疊式（有扭轉(zhuǎn)張力）2.27?2.27?1.84?第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五環(huán)己烷椅式構(gòu)象的畫法

六個(gè)碳原子交替分布在兩個(gè)平面上

每個(gè)碳均有一根C-H鍵在垂直方向，上平面的向上畫，下平面的向下畫其它C-H鍵分別向左（左邊的三個(gè)）或向右（右邊的三個(gè)），且上下交替相間的兩根鍵相互平行（Z

字形）▲▲▲▼▼▼直立鍵(a)平伏鍵(e)相鄰碳上的a鍵（或e鍵）為反式兩個(gè)相鄰C上的a鍵和e鍵為順式椅式構(gòu)象中C-H鍵的順反關(guān)系第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4、取代環(huán)己烷的構(gòu)象（1）一取代環(huán)己烷，連e鍵比連a鍵穩(wěn)定1R基團(tuán)越大，e鍵取代構(gòu)象越多。1RHH99.99%97%95%e式占比例—C(CH3)3—CH(CH3)2—CH3基團(tuán)第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五12121414（2）多取代環(huán)己烷的構(gòu)象①e鍵連接基團(tuán)越多越穩(wěn)定如：反-1,2-二甲基環(huán)己烷CH3CH3CH3＜②如不能都連在e鍵上，大基團(tuán)連在e鍵上更穩(wěn)定。CH3CH3＞如：順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷(CH3)3CC(CH3)3CH3順-1,2-二甲基環(huán)己烷12CH3CH3＞第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五練習(xí)3：寫出最穩(wěn)定構(gòu)象的透視式①異丙基環(huán)己烷②順-1-甲基-2-異丙基環(huán)己烷③反-1-甲基-2-異丙基環(huán)己烷④反-1-乙基-3-叔丁基環(huán)己烷C2H5C(CH3)3

CH(CH3)2CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH3√第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五小結(jié)4、用紐曼投影式表達(dá)簡單結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢構(gòu)象5、能準(zhǔn)確寫出環(huán)己烷椅式構(gòu)象(包括a鍵和e鍵的位置)，能寫出取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。1、產(chǎn)生順