构型构象异构优秀课件

H3C H
HH
H CH3
顺-2-丁烯
cis-2-丁烯
反-2-丁烯
trans-2-丁烯
3、顺反异构体命名 （1）顺反构型标记
环状化合物 烯烃： 相同或相似原子或基团处 于同侧为顺，异侧为反。
H 3C
CH3
H 3C
H
H3C
H
H
H
CH 3
H
CH3 H3C
H
H
H CH 3
顺-1，2-二甲基环丙烷
顺-2-丁烯
1
246
3
5
4H
5
H1
6
3
2
①C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位置；
② 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近， 比较拥挤，存在非键张力。
∴重点掌握椅型构象
环己烷椅式(Chair Form)构象的画法
H
1
H
H
H
6H5
H
2H
H 4 H
H 3 H
H
锯架式
纽曼式
环己烷椅式构象的特点：
1. 有6个a (axial) 键，有6个e (equatorial)键。
•碳链异构 例如： 正丁烷与异丁烷
•官能团位置异构 例如：苯取代基的邻、间 和对位异构
•互变异构 例如：烯醇式与醛、酮
OH CH 2 CH
O CH 3CH
2、烷烃的构象
σ键可自由旋转(成键原子绕键轴的相对旋转不 改变电子云的形状)
构象 一个已知构型的分子，仅由 于单键的旋转而引起分子中 的原子或基团在空间的特定 排列形式称为构象。
环上有取代基时，e键取代比a键取代更稳定。
H
H
R R
e键取代，R与 CH2处于对位交叉 能量较低，含量较高 优势构象
H H
R
R
a键取代，R与 CH2处于顺位交叉 能量较高，含量较低 非优势构象
只能取船型的环己烷衍生物
甲基环己烷：
优势构象(95%)
两个规则
Hassel规则：
带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素 的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基 取e键向位的构象为优势构象。
构型构象异构
16.3.4 有机化合物异构
1、有机化合物的异构现象
构造异构
异构
立体异构
（空间排列 方式不同）
碳链异构 （碳链排列不同）
官能团位置异构
官能团异构（例：醚与醇）
互变异构
顺反异构
构型异构
旋光异构
构象
（同一化合物不同的空 间取向,一般不能分离）
构造: 分子中原子的排列次序不同
构型: 分子中原子的排列次序相同，空间取向不同 构象: 分子中由于单键可旋转，引起的原子或基团 空间取向不同，同一分子有无数构象式
键旋转能垒很低(～12.6KJ/mol)
以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图， 乙烷的能量变换曲线如下：
HH HH H H
－1
kJ.mol
位能
1 2 .6
H
H
H
H HH
0°
60°
旋转角度
H
H
H
H HH
120°
•丁烷的构象
CH3
H
H
H
H
CH3
I 对位交叉式 0。
HCH3
H H
HCH3
II 部分重叠式 60。
Barton规则：
带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的 参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的 基团尽可能多地取e键的向位。
其它环的构象
四
平面式
元
环
折叠式
转换能量 E = 6.3 KJmol-1
五 元 环
信封式
半椅式
练习：
下列异构体中哪一个最稳定？并指出其中的构 象异构体和顺反异构体。
环己烷有两种构象：
椅型 稳定
船型 不稳定
两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定?
椅型构象：

3 45
2
6
1
6
4
5
1 32
①所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置；
②所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。
船型构象：
反- 1，2-二甲基环丙烷
反-2-丁烯
3、 顺反异构体的命名
C
H
锯架式
H H
H
H
H H
纽曼式
HH
H
H
H HH
楔形式
锯架式
纽曼式
• 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
乙烷的构象
HH
重叠式:
H H
H H
能量高，不稳定(因 非键张力大)，一般 含0.5%
交叉式: 注意：
H
H
H
H
H
H
非键张力小，能量 低，稳定。一般含 99.5%
室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单
C3H
C3H C3H
C3 C H 3H
C3H
顺(ａ、ｅ取代) 反(ｅ、ｅ取代) 反(ａ、ａ取代)
（最稳定）
3、顺反异构体命名
顺反异构的形成条件: 必要条件：有限制碳碳键自由旋转的因素 充分条件：每个双键碳须连接两个不同的原子或基团。
例如，1-丁烯： CH 2=C
H CH 2CH 3
没有顺反异构
H3C CH3
由于分子主要以交叉式构象的形式存在， 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
•环己烷的构象
1890年，H. Sachse 对拜尔张力学说提出异议。 1918年，E. Mohr 提出非平面、无张力环学说。 指出用碳的四面体模型可以组成两种环己烷模型。
椅式构象
船式构象
环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无 张力环，键角为109.5°。
Newman投影式的写法：
(1). 从C-C单键的延线上观察：
前碳
后碳
(2). 固定“前”碳，将“后”碳沿键轴旋转，得到乙烷
的各种构象。
最典型的有两种：重叠式和交叉式。
•构象的表示 极限构象式：能量最低和最高
重
H
H
叠 式
HC HH
C HH
H HH H H
H
HH H
HH
H H
楔形式
交
H
HH
叉 式
HC HH
构象异构体 单键旋转时会产生无 数个构象，这些构象 互为构象异构体（或 称旋转异构体）。
烷烃分子立体形状表示方法：
实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前;
虚线-键在纸平面后。
H
HC
•乙烷的构象
H
H H
C H
重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o） 交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）
CH3
H
CH3
H
H
H
III 邻位 12交 0。叉式
H3CCH3
H3C
CH3 H
HCH3
H H
H H
IV 全重 18叠 0。式
H
H
H
V 邻位 24交 0。叉式
H H3C
H H
VI 部分 30重 0。叠式
注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全
重叠式实际上不存在。
丁烷的能量图如下：
高级烷烃的碳链呈锯齿形
2. 有C3对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和2,4,6平 面，两平面间距50pm）
3. 有构象转换异构体 。（K=104-105/秒） 4. 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
H
5
H
H 4H
H
251pm
H
H
6
H H
3
2
250pm
H
1
H
249pm
H
a键转变成e键，e键转变成a键； 环上原子或基团的空间关系保持。