【高中化学奥林匹克竞赛辅导资料】第十七章 立体化学基础
(17)2007高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十七章立体化学基础
二、立体异构
（一）顺反异构
分子中存在双键或环等限制旋转的因素，使分子中某些原子或基团在空间位置不同，产生顺反异构现象。双键可以是C=C、C=N、N=N。双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个原子所连二基团或原子不同。
a b 如：
c a b c a b c
一、异构体的分类
按结构不同，同分异构现象分为两大类。一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构，称为构造异构。构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构，称为立体异构。立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
顺反异构的构型以前用顺– 和反– 表示。如：
3 3
顺 – 2 – 丁烯 3 3 反 – 2 – 丁烯
但顺反异构体的两个双键碳原子上没有两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。如： H3 2CH3 3)2 系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较，高序位基在双键同侧的称Z型，反之称E型。如上化合物按此规定应为E型。命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – - 1 -
2007年新化一中高【竞赛要求】
有机立体化学基本概念。构型与构象。顺反异构（trans-、cis-和Z-、E-构型）。手性异构。endo-和exo-。D,L构型。
【知识梳理】
从三维空间结构研究分子的立体结构，及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
立体化学基础培训课件
54
CHO HC OH
CH2OH D(+)－甘油醛
CHO HOC H
CH2OH L(-)－甘油醛
R
HC X R'
费歇尔投影式中，X在右边为D型，X在左边为L型。
55
这种人为规定的构型为相对构型，1951年 J.M.Bijvoet 测定了化合物的绝对构型，恰好与人为 规定的构型相一致，确定的相对构型就成为绝对构型 。 对于有一个以上的手性C原子化合物，就要看最 下边的手性C原子。
51
将手性碳上的四个基团中的任意两个对调，构型改变：
H
HOOC OH
CH3
(S)
H COOH COOH CH3 COOH CH3
H OH
构型改变
CH3
(R)
H OH
构型改变
COOH
(S)
52
53
（三）对映体的构型及其命名法 1．构型的D/L命名法
不对称碳原子连接的基团在空间真实排布的情 况称为该分子的绝对构型。
(C H 2)8
O
O
COOH
40
如一个碳原子连接四个不同的原子或基团时， 这个正四面体就不可能在任何地方被分成实物与镜 像的关系的两半，也就是没有对称面或对称因素。 成了不对称分子，就有了旋光性。这个碳原子所连 的四个不同的原子或原子团在空间就会有两种排列 方式，就成了两种异构体。
41
42
第二节 对映异构和非对映异构 一、含一个手性碳原子的化合物
COOH
COOH
COOH
COOH
H OH HO H H OH HO H H OH HO H HO H H OH
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学近年来，无论是高考，还是全国竞赛，涉及空间结构的试题日趋增多，成为目前的热点之一。
本文将从最简单的五种空间正多面体开始，及大家一同探讨中学化学竞赛中及空间结构有关的内容。
在小学里，我们就已经系统地学习了正方体，正方体（立方体或正六面体）有六个完全相同的正方形面，八个顶点和十二条棱，每八个完全相同的正方体可构成一个大正方体。
正四面体是我们在高中立体几何中学习的，它有四个完全相同的正三角形面，四个顶点和六条棱。
那么正方体和正四面体间是否有内在的联系呢？请先让我们看下面一个例题吧：【例题1】常见有机分子甲烷的结构是正四面体型的，请计算分子中碳氢键的键角（用反三角函数表示）【分析】在化学中不少分子是正四面体型的，如CH4、CCl4、NH4＋、 SO42－……它们的键角都是109º28’，那么这个值是否能计算出来呢？如果从数学的角度来看，这是一个并不太难的立体几何题，首先我们把它抽象成一个立体几何图形（如图1-1所示），取CD中点E，截取面ABE（如图1-2所示），过A、B做AF⊥BE，BG⊥AE，AF交BG于O，那么∠AOB就是所求的键角。
我们只要找出AO（=BO）及AB的关系，再用余弦定理，就能圆满地解决例题1。
当然找出AO和AB的关系还是有一定难度的。
先把该题放下，来看一题初中化学竞赛题：【例题2】CH4分子在空间呈四面体形状，1个C原子及4个H原子各共用一对电子对形成4条共价键，如图1-3所示为一个正方体，已画出1个C原子(在正方体中心)、1个H原子(在正方体顶点)和1条共价键(实线表示)，请画出另3个H原子的合适位置和3条共价键，任意两条共价键夹角的余弦值为①【分析】由于碳原子在正方体中心，一个氢原子在顶点，因为碳氢键是等长的，那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上，正方体余下的七个顶点可分成三类，三个为棱的对侧，三个为面对角线的对侧，一个为体对角线的对侧。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第16讲 立体化学基础-知识梳理
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第16讲 立体化学基础【竞赛要求】有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构（trans -、cis -和Z -、E -构型）。
手性异构。
endo -和exo -。
D,L 构型。
【知识梳理】从三维空间结构研究分子的立体结构，及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
一、异构体的分类按结构不同，同分异构现象分为两大类。
一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构，称为构造异构。
构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。
另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构，称为立体异构。
立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
二、立体异构 （一）顺反异构分子中存在双键或环等限制旋转的因素，使分子中某些原子或基团在空间位置不同，产生顺反异构现象。
双键可以是C=C 、C=N 、N=N 。
双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个原子所连二基团或原子不同。
如：顺反异构的构型以前用顺– 和反– 表示。
如：但顺反异构体的两个双键碳原子上没有两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。
如：系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较，高序位基在双键同侧的称Z 型，ab c b cab c dcab c dcH HC = CH 3CH 3C 顺 – 2 – 丁烯H CH 3 C = CH 3HC 反 – 2 – 丁烯H 3CCH 2CH 3 C =H CH(CH 3)2 C反之称E 型。
如上化合物按此规定应为E 型。
命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – 戊烯。
所谓“次序规则”，就是把各种取代基按先后次序排列的规则。
（1）原子序数大的优先，如I ＞Br ＞Cl ＞S ＞P ＞F ＞O ＞N ＞C ＞H ，未共用电子对为最小； （2）同位素质量数大的优先，如D ＞H ；（3）二个基团中第一个原子相同时，依次比较第二、第三个原子； （4）重键，如：分别可看作：（5）当取代基的结构完全相同，只是构型不同时，则R ＞S ，Z ＞E 。
立体化学基础PPT课件
无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第24页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
NH2 H
分子中没有手性中心
H
端位上连接的基团 处于
垂直
平面
CH3
第25页/共90页
CH CH3
旋光方向
顺时针 右旋 用“＋”表示 逆时针 左旋 用“－”表示
旋光度“”是一个变量，它受温度、光源、浓度、管长等许多因素的影响， 为了便于比较，就要使其成为一个常量，故用比旋光度[]来表示。
第9页/共90页
（三）比旋光度[α]
在一定温度和波长（钠光）条件下，样品浓 度为1 g.mL-1 时，在 1 dm 长的盛液管中测得的旋 光度。是一物理常数。
有手性碳原子的分子为手性分子。
Et Me
H
H
Me H
Et H
H
H Et Me
＝
H Et
H Me
无手性碳原子的分子为非手性分子。
HN
CO OC
NH
OC
NH HN
CO
可见分子中有无手性碳原子不是判断分
子是否具有手性的依据。
第32页/共90页
不含手性中心的手性分子
CH3
CH3
A
H C CCH
A
B
NH2
B
H
OH
H
OH
CH2OH
L - 乳酸
D - 乳酸
立体化学基础演示文稿
CHO
H
OH
CH2OH
CHO H OH
CH2OH
D-甘油醛
CHO
HO
H
HO
CH2OH
L-甘油醛
H CH2OH
广东药学院
第二十四页，共78页。
主讲人: 申东升
凡是可以从D-甘油醛通过化学反应而得 到的化合物，或可以转变成D-甘油醛的化合 物，都具有与D-甘油醛相同的构型，即D型。与 L-甘油醛相同构型的化合物则是L型。
凡是具有对称中心或对称面的分子，都能与其镜像重叠，为非手性分子。
在绝大多数情况下，不具有对称中心或对称面的分子，与其镜像不能重叠，为手 性分子。
广东药学院第十六Leabharlann ，共78页。主讲人: 申东升
3.3. 对映异构体的表示方法与构型标记
3.3.1 对映异构体的表示方法
用透视式和投影式
表示对映异构体的最常用方法是由德国化学家费歇尔于
立体化学基础演示文稿
第一页，共78页。
（优选）立体化学基础
第二页，共78页。
3.1 同分异构现象
立体化学 以三维空间来研究物质结构与性质间关
系的科学
异 构 体 具有相同分子式的不同化合物
立体异构体 原子间的连接方式相同，但在空间 的排列方式不同的化合物
构象 通过单键旋转而能相互转变的不同的原 子排列方式
桂林风情
3.2.1 对映异构体和手性分子
1、非对映异构体-- 物体与镜像可以重合(为同一物质)
乙醇分子的实物和镜像可以重合
CH3
CH3
HC
H
OH
CH HO
H
两个分子完全能够重合，即代表同一化合物。 而且在分子中能找到对称面，即没有对映异构。
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学第二节规则晶体的密度计算在第一节中，我们学习了空间正方体与正四面体的关系，能把四面体型的碳化硅原子晶体（或金刚石）用正方体模型表示出来。
本节我们将着重讨论如何来计算其密度。
先来了解一下有关密度的问题吧。
【讨论】在初中物理中，我们学习了密度概念。
密度是某一物质单位体积的质量，就是某一物质质量与体积的比值。
密度是物质的一种属性，我们无限分割某一物质，密度是不变的（初中老师说过）。
这儿请注意几个问题：其一，密度受环境因素，如温度、压强的影响。
“热胀冷缩”引起物质体积变化，同时也改变了密度。
在气体问题上，更是显而易见。
其二，从宏观角度上来看，无限分割的确不改变物质的密度；但从微观角度来看呢，当把物质分割到原子级别时，我们拿出一个原子和一块原子间的空隙，或在一个原子中拿出原子核与核外部分，其密度显然都是不一样的。
在化学中有关晶体密度的求算，我们是从微观角度来考虑的。
宏观物质分到何时不应再分了呢？我们只要在微观角度找到一种能代表该宏观物质的密度的重复单位。
一般我们都是选取正方体型的重复单位，它在三维空间里有规则地堆积（未留空隙），就构成宏观物质了，也就是说这个正方体重复单位的密度代表了该物质的密度。
我们只要求出该正方体的质量和体积，不就是可以求出其密度了吗？现在，我们先主要来探讨一下正方体重复单位的质量计算。
【例题1】如图2-1所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的结构。
该结构是具有代表性的最小重复单元。
确定该晶体结构中，元素钙、钛、氧的个数比及该结构单元的质量。
（相对原子质量：Ca 40.1 Ti 47.9 O 16.0；阿佛加德罗常数：6.02×1023）【分析】我们以右图2-1所示的正方体结构单元为研究对象，讨论钙、钛、氧这三种元素属于这个正方体结构单元的原子（或离子）各有几个。
首先看钙原子，它位于正方体的体心，自然是1；再看位于顶点上的钛原子，属于这个正方体是1/8吗？在第一节中，我们曾将一个大正方体分割成八个小正方体，原来在大正方体的一个原子被分割成了八个，成为小正方体的顶点。
立体化学基础-药本课件
Cl 观察
C CH3
Cl CH2OH CH3 为逆时针方向
CH2OH
S－型
R／S标记法也可直接应用于Fischer投影式：
CO2H
H
OH 1#
3# CH3 R-(-)-乳酸
CH2Cl 2#
HOCH2
Cl
3# H 1#
S-2,3-二氯丙醇
CO2H
HO
H
CH3 S-(+)-乳酸
H
HOCH2
Cl
CH2Cl
D/L 和 R/S 两种标记方法，都不能通过其标记的构型来 判断旋光方向。因为旋光方向是化合物的固有性质。而对 化合物的构型标记只是人为的规定。
含有两个手性碳原子的化合物
(一) 含两个不同手性碳原子的化合物
2－羟基－3－氯丁二酸总共有四种旋光异构体：
COOH HO H Cl H
COOH
COOH H OH H Cl
D、L与 “+、-” 没有必然的联系
COOH H OH
CH2OH D£ ¸Ê ÓÍ Ëá
COOH H OH
CH3 D£ Èé Ëá
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
COOH H2N H
CH3 L£ ± û ° ±Ëá
COOH H2N H
CH2OH L£ Ë¿ ° ±Ëá
-
CHO
HO H
(IV ) (I)与 (III)或(IV)、 (2S,3R()II)与(III)或
2R,3R (IV) 、 (III)与(I) 或(II) 、(IV)与(I) 或(II) 分别构成非 对映体；
对含有n个＊C的化合物：
光学异构体数目=2n
高中化学奥林匹克竞赛 专题十七 有机化合物的合成练习
第17讲有机化合物的合成学号姓名得分1、由指定原料及其他必要的无机及有机试剂合成下列化合物：（1）由丙烯合成甘油。
（2）由丙酮合成叔丁醇。
（3）由1－戊醇合成2－戊炔。
（4）由乙炔合成CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。
（5）由CH3CH2CH2CHO合成2、试用化学方程式表示以乙烯、为主要原料制备肉桂醛（）的过程。
3、用一步或几步反应完成下列甾体化合物的转化。
4、已知苯磺酸在稀硫酸中可以水解而除去磺酸基：又知苯酚与浓硫酸易发生磺化反应：请用化学方程式表示苯、水、溴、铁、浓硫酸及烧碱等为原料，合成的过程。
5、由甲苯为原料，加入必要的有机、无机试剂合成6、以C2H5OH为原料，加入必要的无机试剂合成CH3CH2CH2CH2OH。
7、以BrCH2CH(CH3)2为原料制取2－甲基－1，2－丙二醇。
8、环氧树脂（一种黏合剂）的重要原料是环氧氯丙烷（），试以丙烯为原料加必要的试剂合成之。
9、用你掌握的苯及其衍生物性质的有关知识，写出以最短的流程制备苯甲酸乙酯以及o–、m–、p–氨基苯甲酸反应的化学方程式。
10、请用苯及任选无机试剂合成3，5－二溴硝基苯。
11、以丙二酸二乙酯制备2－苄基丁二酸。
12、请使用不超过4个碳原子的开链有机化合物及任选无机试剂合成2，4－甲基戊酸。
13、（1）写出(CH3)2CHOCH2CH3的两种合成方法，并解释哪种合成法较好；（2）今需合成甲基叔丁基醚 [CH3OC(CH3)3]，有人用甲醇钠 [CH3ONa] 加到叔丁基氯[(CH3)3CCl] 中来制备，未能得到所需产物。
指出在此反应中得到了什么产物？应该怎样合成甲基叔丁基醚？14、动物之间的信息传递除了声音、光电信号外，在低等动物中，如昆虫，还能分泌化学物质作为种群个体之间的通讯工具，这就是所谓“化学通讯”。
棉铃象（一种象鼻虫）的性引诱剂就是这类化学物质。
它是混合物，含有单环萜烯醇E和萜烯醛F和H。
人工合成棉铃象性引诱剂是杀灭这种棉花害虫的绿色农药。
2020高中化学竞赛有机化学第六章(立体化学)(共30张PPT)
CH3
C
HO
H
CH2CH3
右旋-2-丁醇
镜子3
左旋-2-丁醇
这两个异构体是互相对映的，互为物体与镜像关系， 故称为对映异构体。对映异构体中，一个使偏振光向右 旋转，另一个使偏振光向左旋转，所以对映异构体又称 为旋光异构。
2020化学竞赛·有机化学（基础版）·第六章（立体化学）
第一轮复习应讲究记忆，理解与否取决于个人天赋，不可强求。很多同学初学有机常会觉得很多困惑，其实这 是相当正常的，只要坚持不懈的反复看和理解，揣摩，自己是完全有能力学会的，但不建议第一轮复习的时候就什 么都搞懂，一来不实际，二来也相当耗费时间和精力。
第二轮复习应讲究记忆上的理解，稍加一些练习，习题难度不宜过难。对于一些第一次未看的章节要通读一遍， 还是讲究记忆为主，对于难点，重要点，应该反复看加 深印象，比如：羰基化合物，羧酸衍生物等章节。这轮推 荐的书目可以加深一些，比如高教出版社的《有机化学》以及《基础有机化学》。要注意的是，初赛复赛都 不考 反应机理，对于反应机理的揣摩应重在基本理解，记忆一些机理的分类，机理的大致过程以及中间态，但并不需要 对于机理进行严格的记忆以及推导重复，因为 这是一个漫长的过程，有心的同学可以把机理进行总结，这是有机 的核心。第二轮复习一般需要需要看几遍书，习题以课后的习题为主，仍然不建议所有的都看懂， 对于细节允许 有不明白的地方，一切以效率为主
CH2OH
2020化学竞赛·有机化学（基础版）·第六章（立体化学）
在有机化学中立体结构的表达经常采用的是 Fiseher式，式中横线指向纸平面前方，竖线指向纸 平面后方。因此，当原子序优先性最低的基团处于竖 线时，就可直接从式中另三个基团的排列方向读出构 型，以C*①②③④为例，设四个基团的原子序优先 性顺序为①>②>③>④，那么下列式子的构型分别 为：
化学竞赛第六章立体化学
03 环状化合物立体化学性质 探讨
环状化合物手性判断方法
观察法
直接观察分子中是否存在手性碳原子，若存在则 分子具有手性。
对称法
判断分子是否具有对称中心、对称面或对称轴， 若不具有则分子具有手性。
旋光法
测定分子的旋光度，若旋光度不为零则分子具有 手性。
环上取代基位置对性质影响
取代基位置对物理性质的影响
取代基的位置会影响分子的极性、偶极矩等 物理性质。
取代基位置对化学性质的影响
不同位置的取代基会影响分子的反应活性、 选择性等化学性质。
取代基位置对生物活性的影响
某些环状化合物具有生物活性，取代基的位 置会影响其生物活性及药效。
典型环状化合物案例分析
1 2
环己烷及其衍生物
环己烷是最简单的环状化合物之一，其衍生物具 有多种立体化学性质，如手性、构象异构等。
透视式
Newman投影式
沿碳-碳键的轴方向观察，用圆圈表示 碳原子，用短线表示化学键。
用透视的方法表示分子的立体构型， 常用于表示环状化合物。
Fisher投影式和Newman投影式
Fisher投影式
将碳链竖直放置，把取代基按次序规则排在碳链四周，只表示出键的连接情况，不表示空间构型。
Newman投影式
炔烃顺反异构现象及命名规则
要点一
顺反异构现象
要点二
命名规则
炔烃分子中，碳碳三键的存在使得与之相连的原子或基团 在空间上产生不同的排列方式，从而产生顺反异构现象。
对于炔烃的顺反异构体，一般采用顺/反命名法。其中，顺 式表示两个较优基团在碳碳三键的同一侧，反式表示两个 较优基团在碳碳三键的两侧。命名时需遵循优先顺序规则 ，先比较与三键相连的两个原子的原子序数，若不同则原 子序数大者为较优基团；若相同则比较与之相连的第三个 原子的原子序数，以此类推。
高中化学竞赛专题讲座立体化学
高中化学竞赛专题讲座立体化学高中化学奥赛专题讲座――立体化学近年来，无论是高考，还是全国竞赛，涉及空间结构的试题日趋增多，成为目前的热点之一。
本讲座将从最简单的几种空间正多面体开始，与大家一同探讨中学化学竞赛中与空间结构有关的内容。
第一讲中学化学中几种常见的晶体及应用一．晶体的概念及宏观性质： 1．晶体是指具有规则外形的固体。
其结构特征是内部的原子或分子在三维空间的排布具有特定的周期性，即隔一定距离重复出现。
2．通性：（1）均匀性；（2）各向异性：晶体在不同方向上显示不同的性质；（3）具有固定的熔点；（4）对称性：这在很大程度上决定了晶体的性质。
3．分类：除四种基本类型外，还有一种是过渡型晶体（混合型晶体）。
如石墨晶体。
二．晶胞的概念及常见类型：1．概念：在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。
晶胞在三维空间无限重复就产生了宏观的晶体。
2．基本要点：①晶胞必须是平行六面体；②同一晶体中所划分出来的同类晶胞的大小和形状完全相同；③晶胞是晶体结构中的基本的重复单位，但不一定是最小的重复单位。
若一个晶胞只有一个最小重复单位，则称素晶胞，否则称复晶胞。
例：金属钠简单立方晶胞面心立方晶胞体心立方晶胞3．几种常见的晶胞：中学中常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中粒子数的计算方法如下：（1）顶点粒子有1/8属于晶胞；（2）棱边粒子有1/4属于晶胞；（3）面心粒子有1/2属于晶胞；（4）体心粒子按1全部计入晶胞。
[实例分析]①氯化钠、氯化铯晶胞（配位数分别为6和8）NaCl、CsCl晶体密度的计算是常遇到的问题。
其关系式如下：ρ=m/v=(n×M)/V对于NaCl晶体，设晶胞的边长为a，有ρ=（4×MNaCl）/（a3×NA）对于CsCl晶体，设晶胞的边长为a，有ρ=（1×MCsCl）/（a3×NA）[练习]如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置，请将其中代表Na+的圆圈涂黑（不考虑体积大小），以完成NaCl的晶体结构示意图。
高中化学 课题17 分子的立体结构竞赛讲义
课题17 分子的立体结构学习目标：1、CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的空间构型2、价层电子对互斥模型学习过程：一、形形色色的分子大多数分子是由两个以上原子构成的,于是就有了分子中的原子的空间关系问题,这就是所谓“分子的立体结构”。
例如,三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。
如C02分子呈直线形,而H20分子呈V形,两个H—O键的键角为105°。
三原子分子立体结构：有直线形C02、CS2等,V形如H2O、S02等。
大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。
例如,甲醛(CH20)分子呈平面三角形,键角约120°；氨分子呈三角锥形,键角107°。
四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等,三角锥形：如氨分子等。
五原子分子的可能立体结构更多,最常见的是正四面体形,如甲烷分子的立体结构是正四面体形,键角为109°28/。
五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析肉眼不能看到分子,那么,科学家是怎样知道分子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测,如今,科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。
所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。
当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。
通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,综合这些信息,可分析出分子的立体结构。
二、价层电子对互斥模型在1940年,希吉维克（Sidgwick）和坡维尔（Powell）在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型,用以预测简单分子或离子的立体结构。
这种理论模型后经吉列斯比（R.J,Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在20世纪50年代加以发展,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）。
高中化学奥林匹克竞赛培训讲义(全).doc
2009年云南师大附中高中化学奥赛培训■理论部分初赛基本要求1.有效数字。
在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。
定量仪器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等）的精度与测量数据有效数字。
运算结果的有效数字。
2.理想气体标准状态。
理想气体状态方程。
气体密度。
分压定律。
气体相对分子质量测定。
气体溶解度（亨利定律）。
3.溶液浓度与固体溶解度及其计算。
溶液配制（浓度的不同精确度要求对仪器的选择）。
重结晶及溶质一溶剂相对量的估算。
过滤与洗涤操作、洗涤液选择、洗涤方式选择。
溶剂（包括混合溶剂）与溶质的相似相溶规律。
4.容量分析的基本概念。
被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等。
分析结果的准确度和精密度。
滴定曲线与突跃（酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。
酸碱指示剂的选择。
高猛酸钾、重铅酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的滴定基本反应与分析结果计算。
（缓冲溶液）？5.原子结构。
核外电子运动状态，用s、p、d等来表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。
电离能和电负性。
6.元素周期律与元素周期系。
主族与副族。
过渡元素。
主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右的性质变化一般规律；$、d、ds. p、f•区。
元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。
最高化合价与族序数的关系。
对角线规则。
金属性、非金属性与周期表位置的关系。
金属与非金属在周期表中的位置。
半金属。
主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。
钳系元素的概念。
7.分子结构。
路易斯结构式（电子式）。
价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）立体结构的预测。
杂化轨道理论对简单分子（包括离子）立体结构的解释。
共价键。
b键和兀键。
大兀键。
共轨（离域）的一般概念。
等电子体的一般概念。
8.配合物。
配合物与配离子的基本概念。
路易斯酸碱的概念。
重要而常见的配离子的中心离子（原子）和重要而常见的配体（水、轻离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和炷等）。
(推荐)《立体化学简介》PPT课件
手性碳： 连有四个不同原子或基团的碳原子。
前手性碳：可通过化学反应变成手性碳
的非手性碳原子。
CH3CH2CH2CH3
Br2 hv
CH3C *HCH2CH3
前 手 性 碳
Br
O
OH
CH3 C CH2CH3 HCN CH3C*CH2CH3
前手性碳
CN
18
对称因素：
1、对称面： 将一个平面通过某个分子从而把分子分为实物 和镜像两部分，则此分子有一个对称面。
15
配位化合物
顾利吉 严建波
16
配位化合物
严建波
1
立体化学
2
目
录
一、同分异构简介 二、顺反异构简介 三、构象异构简介 四、旋光异构简介
3
一、同分异构现象
异构现象
构造异构 立体异构
碳链异构
位置异构 类别异构
顺反 构象 旋光
4
二、顺反异构简介
含有双键的化合物或环状化合物，均可 能有顺反异构体。例如：
CC
Ph
CH(CH3)2
Z
CH3
CH(CH3)2
CC
Ph
CH2CH3
E
6
7
*次序规则：
a.原子按原子序数的大小排列，同位数按原子
量大小次序排列 I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,H
b. 对原子团来说，首先比较第一个原子的原
子序数，如相同时则再比较第二、第三，以此
类推。
H
HO HC
C
H Cl C CH
高二化学竞赛辅导安排表 2011.9
周次
日期
辅导内容
2
立体化学简介
3
有机反应机理
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1
第十七章 立体化学基础
【竞赛要求】
有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构（trans -、cis -和Z -、E -构型）。
手性异构。
endo -和exo -。
D,L 构型。
【知识梳理】
从三维空间结构研究分子的立体结构，及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
一、异构体的分类
按结构不同，同分异构现象分为两大类。
一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构，称为构造异构。
构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。
另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构，称为立体异构。
立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
二、立体异构 （一）顺反异构
分子中存在双键或环等限制旋转的因素，使分子中某些原子或基团在空间位置不同，产生顺反异构现象。
双键可以是C=C 、C=N 、N=N 。
双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个
原子所连二基团或原子不同。
如：
a b
c
a b
c a b c a d
c a b c c
c
2
顺反异构的构型以前用顺– 和反– 表示。
如：
但顺反异构体的两个双键碳原子上没有两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。
如：
系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较，高序位基在双键同侧的称Z 型，反之称E 型。
如上化合物按此规定应为E 型。
命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – 戊烯。
所谓“次序规则”，就是把各种取代基按先后次序排列的规则。
（1）原子序数大的优先，如I ＞Br ＞Cl ＞S ＞P ＞F ＞O ＞N ＞C ＞H ，未共用电子对为最小；
（2）同位素质量数大的优先，如D ＞H ；
（3）二个基团中第一个原子相同时，依次比较第二、第三个原子； （4）重键，如：
H H C = CH 3 CH 3
C 顺 – 2 – 丁烯 H CH 3
C = CH 3
H
C 反 – 2 – 丁烯
H 3C CH 2CH 3
C = 3)2
C
3
分别可看作：
（5）当取代基的结构完全相同，只是构型不同时，则R ＞S ，Z ＞E 。
常见基团排序如下：
–I ＞–Br ＞–Cl ＞–SO 2R ＞–SOR ＞–SR ＞–SH ＞–F ＞RCOO –＞–OR ＞–OH ＞–NO 2＞NR 2＞–NHCOR ＞–NHR ＞–NH 2＞–CCl 3＞–COCl ＞–COOR ＞–COOH ＞RCO –＞–CHO ＞–CR 2OH ＞–CHROH ＞–CH 2OH ＞–C 6H 5＞–C ≡CH ＞–CR 3＞–CH=CH 2＞–CHR 2＞–CH 2R ＞–CH 3＞–D ＞–H ＞未公用电子对
按次序规则可以对下列化合物进行标记：
(2Z ，4E) – 庚二烯
对于环状化合物，由于环的存在阻止了碳碳单键的自由旋转，所以也有顺反异构体。
H H C = CH 3
C 2 3
1
H
C = H CH 2CH 3
C
4
2 5
6
7
CH 3
CH 3
CH 3
H
（二）对映异构
1、分子的对称性、手性与旋光性
（1）分子的对称因素：对称因素可以是一个点、一个轴或一个面。
对称面：把分子分成互为实物和镜像关系两半的假想平面，称为对称面。
对称中心：分子中任意原子或原子团与P点连线的延长线上等距离处，仍是相同的原子或原子团时，P点就称为对称中心。
凡具有对称面或对称中心任何一种对称因素的分子，称为对称分子，凡不具有任何对称因素的分子，称为不对称分子。
（2）分子的手性和旋光性
象人的两只手，由于五指的构型不同，左手和右手互为实物和镜像关系，但不能完全重叠，称为手性。
具有手性的分子，称为手性分子或手征性分子。
判断一个化合物是不是手性分子，一般可考查它是否有对称面或对称中心等对称因素。
而判断一个化合物是否有旋光性，则要看该化合物是否是手性分子。
如果是手性分子，则该化合物一定有旋光性。
如果是非手性分子，则没有旋光性。
所以化合物分子的手性是产生旋光性的
4
充分和必要的条件。
2、含一个手性碳原子的化合物
（1）对映异构体
当分子中只含一个手性碳原子时，这个分子就一定有手性。
如乳酸分子，其第二个碳原子上连有– OH、– COOH、– CH3和– H四个不相同原子或原子团，即含有手性碳原子（一般用C* 表示）故乳酸有手性。
其分子模型可表示如下：
像乳酸分子这样存在构造相同，但构型不同，彼此互为实物和镜像关系，相互对映而不能完全重合的现象，叫做对映异构体。
（+）–乳酸和（－）–乳酸是互为镜像关系的异构体，称对映异构体，简称对映体。
因其对映体的旋光性不同，因此又称旋光性异构体或光学异构体。
在实验室合成乳酸时，得到的是等量的左旋体和右旋体混合物，这种由等量的对映体所组成的混合物称为外消旋体。
因这两种组分比旋光度相同，旋光方向相反。
所以旋光性正好互相抵消不显旋光性。
（2）费歇尔投影式
因对映异构属于构型异构，分子的构型最好用分子模型或立体结构式表示，但书写时相当不方便。
一般用费歇尔投影式表示。
其投影规则如下：一般将分子中含有碳原子的基团放在竖
5。