高等有机第六章-构象

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有机化学第六章烯烃

有机化学第六章烯烃

CH3
CH2CH3
CC
H
H
顺-2-戊烯
H
CH2CH3
CC
CH3
H
反-2-戊烯
Z式:双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键同侧。
E式:双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键异侧。
(优)CH3 C
H
CH2CH3(优)
CH3
C
C
CH3
(优)CH3CH2
CH(CH3)2(优) C
CH2CH2CH3
(Z)- 3-甲基-2-戊烯 (E)- 3-甲基-4-异丙基-3-庚烯
68% 17%
Br + C6H5CH CHCH3
-Br 环正离子
C6H5CH=CHCH3 Cl2
+ Cl C6H5CH CHCH3 Cl-
*
碳正离子
Cl- Cl
+
C6H5CH CHCH3
离子对
一般情况,加溴通过环正离子中间体 进行。
加氯通过环正离子中间体、碳正离子 或离子对进行。
立体选择性反应(stereoselective reaction)
0.33 0 /10-30 c.m 4oC -138.9oC
反式异构体对称性较高,熔点高于顺式异构体。 顺式异构体极性较强,沸点高于反式异构体。
第五节 化学反应
(一)催化氢化 (二)亲电加成反应 (三)自由基加成反应 (四)硼氢化反应 (五)氧化反应 (六) -氢卤代反应 (七) 聚合反应
(一) 催化氢化
顺式烯烃
H
H
C C Br2
CH3
CH3
H
H
Br
CH3
a Br-
CH3 b
Br

第六章 构象分析

第六章 构象分析

(3) 醛酮 羰基化合物的优势构象也是重叠式而不是交 叉式,对醛、酮来说与羰基重叠的是烷基而不是氢,这种情况 在酮中比在醛中更明显。除非取代基具有异常的空间要求。
H3CO
HO
H
H
H
H
CH3
H
重叠式
H3C
O
H
O
H
H
H
H
H3C
H
平分式
H CH3
O
HH
O
H
H
H3C
H
0 kcal/mol
1 kcal/mol
1,3-多取代丙烷,在构象分析中,是另一类具有重要意义的化合物,其代表化合物是 n-戊烷。 n-戊烷的四个C-C单键都是可旋转的,它的几个可能的全交叉型构象表示如下:
对位-对位交叉型构象 对位-邻位交叉型构象 邻位-邻位交叉型构象A 邻位-邻位交叉型构象B
化合物
CH3—Y型化合物 旋转能垒(kJ/mol)
(o)
60
120
180
240
300
360
E(f)
0
V0
0
V0
0
V0
V0= 2.8 kcal/mol
邻位交叉式:0.9 = E(f) + E(d) = E(d) 贡献来自甲基-甲基的非键张力
部分重叠式:E(d) = 3.4 – 2.8 = 0.6 贡献来自两对甲基-氢的非键张力,每对0.3kal/mol
CH3
丙 烷
H
H

极 限
H
H
构Hale Waihona Puke 象H交叉式
H3CH
H H
H H
重叠式
H
H
H

(整理)第六章对映异构1

(整理)第六章对映异构1

第六章 对映异构一、 基本内容本章从不对称物质具有旋光性的现象出发,解释了有机化学中不对称性分子产生旋光性原因。

从立体化学的角度对分子的构型进行了阐述。

介绍了各种表示构型的方法。

主要有费歇尔投影式、纽曼投影式、楔型式及锯架式。

介绍了手性的概念及如何用对称元素来判断分子有无手性及如何表示手性碳原子的方法等问题。

在此基础上,引出了对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。

在前面各章的基础上强调了反应过程中的立体化学问题。

二、 重点与难点本章的重点是对所学的各种概念的理解和应用,在多做练习的基础上加深对基本内容及有关立体化学知识的理解。

包括R/S 命名法、各种表示构型的方法及相互间的转换、对称元素及其操作、反应过程中的立体化学问题及对映异构体、非对映异构体、外消旋体及内消旋体等概念。

难点主要体现在对立体化学的理解上。

如表示构型的方法及相互间的转换和反应过程中的立体化学问题。

三、精选题及其解6-1 某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL 溶液中含该化合物14克。

(1)取部分该溶液放在5 cm 长的盛液管中,在20 o C 用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o ,试计算该物质的比旋光度。

(2)把同样的溶液放在10 cm 长的盛液管中,预测其旋光度。

(3)如果把10 mL 上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm 长的盛液管中, 预测其旋光度。

解 比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示:t 为测定时的温度(一般为室温,15-30 o C );λ为测定时的波长(一般采用波长为589.3 nm 的钠光,用符号D表示),在此测定条件下得出的比旋光度用[α]D 表示亦可。

(1)将旋光度α=+2.1o 带入上式,得(2)旋光度为α=+2.1o *2=+4.1o(3)旋光度为α=+2.1o /2=+1.05o1 c ( g / mL )l (10 cm)=t[ ]λαα= + 15ol (10 cm ) c ( g / mL )100 / 14+ 2.1o=c ( 14g / 100 mL )+ 2.1 o=ααD [ ]20=l (10 cm) c ( g / mL )6-2 将一葡萄糖的水溶液放在10 cm 长的盛液管中,在20 0C 测得其旋光度为+3.20,求这个溶液的浓度。

化学-高等有机化学-教学大纲

化学-高等有机化学-教学大纲

《高等有机化学》课程大纲Advanced Organic Chemistry(40学时)一、课程目标1. 教学目标本课程是面向化学专业(包括有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、高分子化学及材料化学)的硕士研究生开设的一门基础课程。

高等有机化学是一门论述有机化合物的结构、反应、机理及它们之间关系的科学,对更深层次地理解和掌握有机化学起着理论指导作用。

通过本课程的学习使学生在“基础有机化学”的基础上,对一些在本科阶段教学中未能深入或来不及介绍的重要内容做专题讨论,进一步深化学生对有机化学理论的理解,对有机反应机理的认识,对立体化学知识的巩固,同时还针对有机化学领域的最新研究进展进行拓展介绍。

总之,通过比较系统、深入地介绍现代有机分子结构理论,有机化合物结构和性能之间的关系,有机反应机理及中间体结构与性质,从总体上巩固和加强学生对有机化学的认识和理解。

2. 学习目标掌握有机分子结构和反应性能的关系;掌握立体化学的基本原理,了解反应过程中的立体化学;初步掌握有机反应机理及研究方法,掌握取代基效应和线性自由能关系;掌握典型的有机反应类型和反应中间体的结构、产生和稳定性;掌握周环反应的基本类型和基本原理。

二、课程内容专题1:有机化合物的分子结构理论(12学时)第一章:共价键理论:定域键和离域键第二章:取代基效应第三章:芳香性理论第四章:比共价键弱的相互作用专题2:立体化学(10学时)第一章:分子的不对称性和旋光性第二章:外消旋体的拆分第三章:动态立体化学及不对称合成第四章:构象与构象分析专题3:有机反应机理基础知识(12学时)第一章:研究有机反应机理的方法第二章:动力学控制与热力学控制第三章:取代基效应和线性自由能关系第四章:有机酸碱第五章:有机反应中的溶剂效应第六章:碳正离子、碳负离子和自由基第七章:卡宾和苯炔专题4:周环反应(6学时)第一章:电环化反应及其理论解释第二章:σ- 键迁移反应及其理论解释第三章:环加成反应及其理论解释三、教学方式本门课程以教师讲授为主,学生课后自主讨论为辅,课堂教学采用多媒体授课形式。

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

R
H
C2H 5
+
H
OH
Ph
OH
H
C2H 5
H
R
Ph
Ph
H
C 2H 5
HO
H
R
主要产物
Ph
H
C 2H 5
H
OH
R
次要产物35oC源自R主次CH3
2.5 : 1
C6H5
>4 : 1
(CH3)2CH 5 : 1
(CH3)3C
49 : 1
-70oC
R (CH3)3C CH3


499 : 1
5.6 : 1
Cram规则二:当醛或酮的α-碳原子上连有羟基或氨基 等可以和羰基氧原子形成氢键的基团时,试剂将从含氢 键环的空间阻碍较小的一边对羰基进行加成。
Cram规则一:如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大
小不同的基团(L、M、S分别代表大、中、小三个
基团)时,其优势构象为羰基键处在两个较小基团
之间的构象,试剂优先从空间阻碍较小的一边进攻
羰基。
O
次要产物
Nu-
M
S
M O S 主要产物
LR LR
Ph
O
H
H
C 2 H 5
H
O
P hH
C 2H 5 1 RMgX 2 H2O
——羰基C=O的吸电子作用使得a-H具有明显的酸性,在碱
性条件下可以离解,生成烯醇负离子,从而成为亲核试剂, 进攻羰基碳或卤代烃,发生亲核加成反应、亲核取代反应。
O CC H
BH2
O CC
O CC
烯 醇 负 离 子
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定

有机化学上第六章-立体化学

有机化学上第六章-立体化学
(I)与(II)是对映体; (I)与(III) 、(II)与(III)是非对映体;
第三十四页,共63页。
注意
• 外消旋体与内消旋体都没有旋光性,但 它们有本质的不同:
• 外消旋体是等量左旋体和右旋体的混合 物,可拆分;
• 内消旋体是分子内有对称面的单一化合 物,不可拆分。
第三十五页,共63页。
(六) 手性中心的产生
• 〔2〕判断分子中有无对称面和对称中心 在立体化学中有重要意义。
第九页,共63页。
(三) 手性分子的性质——光学活性
光学活性:手性分子可以使平面偏振光发生偏转的性质〔旋光性〕
(1) 偏振光
• 光是一种电磁波,光波的振动方向与其前进方向垂直。
• 普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。
• 偏振光——只在一个平面上振动。
手性中心的产生与手性合成有密切关系。
(1) 第一个手性中心的产生 (自学)
产 生 第 一 手 性 碳
CH3CH2CH2CH3 Cl2
CH3*CHCH2CH3 +其 他 产 物 Cl
前 手 性 碳
外 消 旋 体
当产生第一个手性中心时,两个氢原子被取代的概率
均等,生成的对映体的量相等,产物没有旋光性,是一 个外消旋体。即从非手性反响物合成手性产物时常得到 外消旋体。
HO CH3 赤式
前后
H
H3C
Cl
HO
CH3
H
赤式 前后
前后碳旋转方向不同
前后碳旋转方向相同
“苏式〞、“赤式〞的概念在研究有机反响的立体化 学关系和反响机理时常会遇到。
第三十三页,共63页。
(2) 具有两个相同手性碳原子的对映异构
酒石酸分子中含有2个*C,可能的异构体有:

有机合成:第六章 开环和关环

有机合成:第六章 开环和关环
6
6.1.4 中环和大环的形成 要形成中环(8~11元环)和大环(≥12元环),必须应
用特殊的方法——通常为高度稀释技术:非环前体非常慢 地加到反应介质中,以致于其浓度很低(10 -3 ≤ M),使 分子间反应的可能性大大减少,同时分子内的各种构象互 变更容易,有利于分子内反应。
从反应类型分,形成中环和大环的反应主要有: (1)缩合反应; (2)偶姻反应; (3)有机金属化合物反应。
hv
(1)
+ CH2N2
(2)
21
6.5 总结 环状化合物的合成方法 (一)非芳香环化合物 (1)饱和的“五元”、“六元”环:可通过一般的亲 电试剂和亲核试剂相互作用得到(可参见第四、第五章的 方法)。 (2)饱和中环和大环:使用特殊方法①高度稀释技术, ②偶姻反应。 (3)部分饱和环:①上述(1)、(2)的方法,②周 环反应,③不饱和状态通过消除反应产生,④芳香化合物 或其它物种的部分氧化。
反应特点:
(a)在单环化合物的合成中,闭环步骤常包括碳-杂 原子键的形成;
(b)如果系统中含有2个相邻的杂原子,则在闭环步骤 中很少涉及杂原子-杂原子键的形成;
(c)如果目标分子是双环的,并具有与苯环稠合的杂原 子,则原料几乎总是预先形成苯的衍生物。分有: (I)单环化合物的形成; (Ⅱ)苯并稠环化合物的形成。
O C
O C O
O
AlCl3
O C
HO2C
H2, 压 力
催化剂
O
O C
CO2H
(返回)
37
单环(杂芳香环)化合物的形成 含氧的芳杂环的形成,闭环过程常涉及到烯醇作亲核试
剂, 而质子化的羰基则作亲电试剂,反应过程:
H2C
CH2

大学有机化学 第06章 立体化学

大学有机化学  第06章   立体化学

但原子或基团在空间排列的顺序不同,在
有手性条件下化学反应活性不相同,旋光
方向相反。比旋光度不一样。
27
对映异构体的异同点: 相同点 1、分子式、构造式都相同。 2、物理性质相同。 3、非手性环境中化学性质相同。 4、旋光度数相同。 不同点 • 构型不同。(原子或基团在空间排列的顺序不 同) • 化学活性不相同。 • 比旋光度不相同。 • 旋光方向不相同。 • 生理活性不相同。
D
(–)–2–丁醇 CH3
HO H CH2CH3
(+)–2–丁醇 CH3 OH H
CH2CH3
[α]D = +13.25° [α]D = –13.25° 手性分子的两个对映体的比旋光度数值相同,而 方向相反。
21
6.4 具有一个手性中心的对映体
6.4.1 对映体和外消旋体的性质 手性中心:不对称中心 与四个不同原子或基团相连的碳原子
图6.14 Fischer 投影式旋转180°的分子模型
35
将投影式中与手性碳相连的任意两个基团对调 ,
对调一次或奇数次)则转变成它的对映体;对调
二次则为原化合物。
COOH COOH HO H 再对调一次 HO H OH 对调一次 CH3 CH3
R S
CH3
H 在纸平面上 COOH
R
旋转180o
12
图6.4 2–丁醇对映异构体的比例模型
13
6.2.2 对称因素 (1) 对称面 (σ)
有两种对称面:(a)一个平面把分子分成两部分,而 一部分恰好是另一部分的镜像。 例如:2–氯丙烷
图6.5 分子中的对称面的示意图 (I)
14
(b) 组成分子的所有原子都在一个平面上 例如: (E)–1,2–二氯乙烯

第六章 立体化学

第六章 立体化学


Cl
>
CBr3
>
CHCl2 C6H5
>
COCl CH2CH3
>
COOH
>
CONH2
>
CHO
>
CH2OH
>
>
24
A. 三维结构:
(a>b>c>d)
25
OH
C2H5 H CH3
R
方法:站在最小基团d的对面,然后按先后次序观察 其他三个基团。从最大的a经b到c,若是顺时针的, 则为“R”;反之,标记为“S”。(a>b>c>d)
六、环状化合物的立体异构
有两个碳原子各连有一个取代基,就有顺反异构。 如环上有手性碳原子,则有对映异构现象。 环状化合物手性碳原子的判断: 看要考察的碳原子所在的环左右 是否具有对称性,若无对称性则 相当于两个不一样的官能团,则 该碳原子是手性碳原子。如有所 示结构中:
几个*?几 个光学异 构体?
HOOC
HOOC NO2
COOH O 2N
2,2‘-二羧基-6,6’-二硝基联苯分子的一对对映体
基团的阻转能力大小:
I>Br>Cl>CH3>NO2>COOH>NH2>OCH3>OH>F>H
结论:联苯型化合物只要同一苯环上所连的基团不同, 分子就具有手性。
50
指出下列化合物有无光活性
CHO Br (1) CN Br (2) N CH3 H2N N C2H5 C2H5 CH3 HOOC (3) CONH2 CH2 CH
(5)
CH3 CH
CH Cl
(6)

有机化学 第六章 对映异构

有机化学 第六章 对映异构

有对称中心的分子非手性,实物与镜可重叠,没 有对映体和旋光性。
(3)对称轴 Cn ——若通过分子画一轴线,当分子绕此轴 旋转360º /n后,得到与原来分子相同的形象,此轴线就 是该分子的几重对称轴。
O H 球体 H 水 H
N
H H

C∞
C2
C3
H
H H Cl
Cl Cl Cl
Cl
Cl C2
H
有无对称轴不能 作为判断分子有 无手性的依据。
第七节 不含手性碳原子的化合物的对映异构
一、丙二烯型分子
a C
b c
a 或 C
b
a
C
C
d
C
C
b
当任何一个双键上连接相同基团,则分子无手性
二、联苯型化合物
分子有 对称面, 无手性
当某些分子单键之间的自由旋转受到阻碍时产生的 光活性异构体,称位阻异构现象.
其它
R1 N R2
R3 R4
第八节 外消旋体的拆分
第六章 对映异构
构造异构 同分异构
碳干异构 位置异构 官能团异构 互变异构 构型异构 顺反异构 对映异构
立体异构 构象异构
对映异构:是指分子式、构造式相同,构型不同,互 呈镜像对映关系的立体异构现象。实物与其镜象不能 重叠的分子成为一对对映体。
CH3 C HO H CH2CH3
镜子 CH3 C H OH CH2CH3 左旋-2-丁醇
第二节 对映异构现象与分子结构的关系
一、对映异构现象的发现 1848年法国巴黎师范大学化学家、微生物学家 在研究酒石酸钠铵晶体时,发现有两种不同的晶体.
两种晶体互为实物和镜像的关系,相似不重合,将其 分开分别溶于水中,一种左旋一种右旋,比旋光度相 等。

有机化学-高等学校教材-孔祥文-化学工业出版社-第6章习题和解答

有机化学-高等学校教材-孔祥文-化学工业出版社-第6章习题和解答

习题1.某化合物溶于乙醇,所得溶液为100 mL溶液中含该化合物14g。

(1)取部分该溶液放在5 cm长的盛液管中,在20℃用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o,试计算该物质的比旋光度。

(2)把同样的溶液放在10 cm长的盛液管中,预测其旋光度。

(3)如果把10 mL上述溶液稀释到20 mL,然后放在5 cm长的盛液管中, 预测其旋光度。

解(1)比旋光度是旋光物质特有的物理常数,用下式表示:t为测定时的温度(一般为室温, 15-30 o C);λ为测定时的波长(一般采用波长为589.3 nm的钠光,用符号D表示),在此测定条件下得出的比旋光度:(2)旋光度为α=+2.1o*2=+4.2o(3)旋光度为α=+2.1o/2=+1.05o2.将5g的某一对映体溶于乙醇中制成50mL溶液,然后在一10cm长的盛液管中,于20℃钠光中(λ=589.3nm)测得其比旋光度为+93 。

假定(1)在5cm盛液管中进行测量。

(2)将溶液由50mL稀释至150mL并在10cm的盛液管中进行测量,观察到的旋光度各是多少?解得出:(1) α=[α]D20• l• C=+93•0.5•5/50=4.65ْ(2)3.用系统命名法命名下列化合物或写出结构式4、5、H HH CH 3Br 36 、(R)-3-甲基己烷(透视式) 7、(S)-CH 3CHDC 6H 5 (Fischer 投影式) 解:1、S-2-丁醇 2、R-乳酸(R-2-羟基丙酸) 3、(2S,3S )-2-氯-3-溴丁烷 4、S-2-异丙基戊烷 5、R-2-溴丁烷6、C 3H 7C 2H 537、DC 6H 5CH 3H4.完成下列反应式:(请注意产物的构型,1→5题产物的构型用Fischer 投影式表示)CH 33H H C=C2+ [ ][ ]1、CH 33HHC=C2[ ]2、CH 3CH 3HC=C2+ [ ][ ]3、2CH3CH3HHC=CCl24、+ [ ][ ]H2OCH3CH3H HC=CKMnO45、碱,稀,冷6、CH3(注意产物的构型)CH3KMnO4-OH ,稀,冷7、(注意产物的构型)+ Br2+8、CH31、B2H62、H2O2/ OH(注意产物的构型)CH3CH3H2PdCH3Br2解(ⅱ)反式加成(ⅳ)顺式催化加氢(±)5. ⑴指出CH 3C 2H 5HOH 是R 还是S 构型⑵ 在下列各构型式中那些是与上述化合物的构型相同?那些是它的对映体?(a) CH 3C 2H 5HOH (b)CH 3C 2H 5H OH(c)OHCH 3H HHCH 3 (d)OHCH 3HH HCH 3(e)H H CH 3HOHCH 3(f)H H H CH 3OH CH 3解:(1)S (2) b,c,d,e, 相同;a, f 对映体6.写出下列化合物的Fisher 投影式,并标出每个手性碳的R/S 构型,并判断每个化合物是否具有旋光性。

有机化学06-对映异构

有机化学06-对映异构

H
COOH
HO
CH3 H Cl CH3 Cl H H
CH3 H Br CH3
Organic Chemistry
HO CH3
H
化学与生命科学学院
含有一个手性碳原子的化合物 构型之间的转换
CH3 Cl H OH CH3
交叉式
H H
Cl
CH3 H
竖立
H
CH3 OH CH3
重叠式
Cl OH CH3
H
化学与生命科学学院
COOH H OH CH3
化学与生命科学学院
COOH HO CH3
Organic Chemistry
H
含有一个手性碳原子的化合物 构型表示方法
使用Fischer投影式注意: (1)不能离开纸面翻转过来
COOH H OH CH3
翻转
COOH H HO CH3
COOH OH H
C
CH3
COOH
COOH
对映体构型标记
Fischer投影式为平面的构型式,应把它想象成立体形象
来进行判断。
COOH H OH CH3
(R)-(-)-乳酸
COOH HO H CH3
(S)-(+)-乳酸
化学与生命科学学院
Organic Chemistry
对映体构型标记
快速判断Fischer投影式构型的方法: H处横键,顺时针为S H处纵键,顺时针为R
1957-1961,欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美洲被 医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕吐。
化学与生命科学学院 Organic Chemistry
反应停事件
Thalidomide的两种异构体的不同生物学特性
R-异构体 镇静、无致畸

有机化学第六章 链烃——二烯烃2

有机化学第六章 链烃——二烯烃2
1,2-加成和1,4-加成的实质就是一个化学反应的区域选择性的问题
共轭二烯两种加成方式的能量曲线示意图
1, 2-加成产物生成 较快,解离也较快。
1, 4-加成产物生成 较慢,解离也较慢。
较低温度有利于1,2-addition
较高温度有利于1,4-addition
1,2-加成和1,4-加成的比较
9KPa, 18%
但具有供电子基的双烯体和具有吸电子基的亲双烯体的D-A反应则较易 进行。例如:
CHO
+
115℃, 2-4h
甲苯 , 82%
CHO
O
O
+
O 苯,100℃
O
1h, 90%
O
O
实验事实表明,D-A确实存在着取代基效应
G
+
W
G
双烯体
亲双烯体
G W
G
R
G
OR
NHR
(供电子基)
反应速度和 反应产率显 著提高

C R(H)
CO2R(H)
W
CN
NO2
(吸电子基)
5. D-A反应的区域选择性——邻、对位加成规律
当1-取代双烯体和1-取代亲双烯体反应时,D- A 反应的 主产物为两个取代基处于邻位的产物。
G
W
+
W
G
G
W
+
W (主产物) (次产物,很少)
Ph
CHO
Ph CH O
Ph CHO
当2-取代双烯体和1-取代亲双烯体反应时,D- A 反应 的主产物为两个取代基处于对位的产物
期的产物是由1,2-加成方式控制的,因此,1,2-加成称为速度控制的反 应步骤,又称为动力学控制反应步骤。

有机化学 第6章 旋光异构

有机化学 第6章 旋光异构

COOH C H CH3 OH H3C HO
COOH C H
③ Fescher投影式
COOH H CH3 OH HO
COOH H CH3
费歇尔投影式投影原则:把与手性碳原子结合
的左右横向的两个键伸向手性碳原子的前面 ,
即伸向观察者;把上下竖立的两个键伸向手性
碳原子的后面。 常称为“横前竖后”,即横
R
4、三基团轮换操作,不改变其构型。
CO2H NH2 CH3 H CH3 H CO2H NH2 H NH2 CO2H CH3 H CH3 NH2 CO2H
(3)构型的标记法
① D、L命名法(相对构型) 1951年前人们用甘油醛提出了D、L命名法:
CHO H OH CH2OH I D-(+)-甘油醛 HO
第六章 旋光异构
以三维空间研究分子结构和性质的科学 分子中原子或基团在空间的排列状况


不同的排列对分子性质的影响
具有相同分子式,但结构不同的化合物称为同分异构体 有机化合物的异构情况:
碳链异构
CH3
CH3CH2CH2CH3与CH3CHCH 3
OH
构造异构
位置异构CH3CH2CH2OH与 CH3CHCH 3

设想分子中有一个点,从分子中任何一个原子出 发,向这个点作直线,再从这个点将直线延长出 去,则在该点前一线段等距离处,可以遇到一个 同样的原子,这个点就是对称中心
Cl H H H F H Cl F
H
Cl F
H
P
H
H Cl
F
③ 手性分子的对称要素
一个分子在结构上具有对称面或对称中心,就无 手性,没有旋光性。 一个分子在结构上即无对称面,也无对称中心, 就具有手性,有旋光性。

高等有机六构象PPT课件

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O
O
H
既克服了空 间斥力,又 有氢键作用。
9
构象异构体一般难以分离,但不绝对。有文献报道1,2-二金刚烷 基-1,2-二叔丁基乙烷可分离到固体形式存在的构象异构体,因 为取代基太大,旋转受阻。
t-Bu
t-Bu
t-Bu
Ad Ad
H
t-Bu
H
t-Bu
Ad H
H
Ad
H
t-Bu
以上三种异构体可分离
Ad
H
Ad
OH OH
OH
OH OH
OH
O H HO
H O O
H
OH OH
.
1,2-ae
1,2-ee
均为优势构象
1,3-aa
30
由于桥连或氢键使下列化合物的船式构象能稳定存在。
H
O
O HO
樟脑
顺-1,4-环己二醇
CH3
HO
N
Me
Me Me Me
O
Ph
4-羟基-1,2,2,6,6-五甲基-4-苯基哌啶
顺1,2-二叔丁基环己烷由于一个叔丁基必须处于a键,使椅式构象 张力很大,低温NMR表明其以椅式和扭船式的平衡混合物存在。
为稳定构象,常温下占绝大多数。
.
24
H H
R 56o R
H
H
H
H
顺式ea型
R H
R
H H
H
H R
60o R
H
H
反式ee型
顺式ea型和反式ee型5两取代基的二面角差别不大,所以顺式和 反式取代基之间斥力差异不大,但顺式取代中有1,3作用。故总的 来说,反式更稳定。
当1,2-二取代环己烷的取代基为卤素时,情况与二烷基时相反,二 卤素占直立键成为优势构象。且直立键的比例为I>Br>Cl, 因为卤 素有偶极之间的斥力。
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EtO
CH3 H
H
准a键 CO2C2H5

CO 2Et
取代基在准e键比较稳定。
H3 C
H3C CO2Et
环戊烷一般存在两个构象
信封式
半椅式
环戊烷中各个碳原子并不处于平均平面的固定位置,构象翻转能垒 17KJ/mol.
H
Cl
Cl
H
二、环己烷构象
1、 椅式构象的特征
Ha Ha
0.251 nm
He He
较大基团在e键上为稳定构象
A B B A A III A
B I B
7、其它因素参与的取代环己烷构象
环己烷椅式构象中任何一个碳原子上e键和相邻e键或a键距 离基本相等,能形成氢键的构象则成为优势构象。
O H
1,2-ae
OH OH
OH
HO
H O O H
1,2-ee
均为优势构象
OH
OH OH
OH OH
1,3-aa
R
R
R
构象转换
R
R
H
ae
ea
两个构象具有构象对映体关系, 在极低温度下,化合物结晶一般是 形成含等量构象对映体的晶体,而不是构象对映体各自形成晶体 的混合物。
反-1,2-二取代
R
R
R
构象异构
A
R
R
R
a,a e,e ………………………………………………….
R
R
R
R H H R H
R
对 映 异 构
B
R
CH3 CH3 H
H H
CH3 H H
H
H H
H

H

H
CH3 H
ⅠH
CH3
室温下, Ⅰ占约70%,Ⅲ和Ⅴ各占约15%
H CH3
H

s a p c p
CH3 H H
取代基在同侧用s表示(syn) 取代基在异侧用a表示(anti)
sc ac sp ap sc ac
H3C CH3
CH3
c
叠位:p (perplarr) 错位:c (clinar)
.
.
半椅式 II
I与VII相同 II与VI及III与V互为对应体, 不重叠。半椅式内能最高, 因C1-C2-C3-C4在同一平面, 有角张力。
船式
.
.
VI
IV
III 扭船式
V
I
椅式
环己烷椅式构象互变的两条途经:
Ha Hb Ha Ha Hb Ha Hb 半椅式 Ha Hb 扭船式 Ha Hb Ha 半椅式 Hb Hb
第六章
构象与构象分析
狭义定义:通过σ单键旋转而互变的异构体。 广义定义:两立体异构体互变能小于 60 KJ/mol。 (不能是构造异构体) 第一节 非环化合物的构象 一、烷烃的构象
对于三碳以上直链烷烃,旋转异构发生在多个碳碳单键之间。 丙烷有以下三种极限构象:
H H H H H H
H H H
H H H
H H H H CH3 CH3 H H H H H H CH3 H CH3 H CH3 H H H H CH3 H H H H H CH3 H CH3 H
H
I 对-对交叉 (meso)
II 对-邻交叉 (±)
III邻-邻交叉 (±)
IV 邻-邻交叉 (meso)
在Ⅳ 中,C1-C2键和C4-C5键处于同一平面, C1 和C5甲基重叠,称 “五原子重叠”构象,能量高,为禁阻构象。
苏式
构象异构体一般难以分离,但不绝对。有文献报道1,2-二金刚烷 基-1,2-二叔丁基乙烷可分离到固体形式存在的构象异构体,因 为取代基太大,旋转受阻。
t-Bu t-Bu Ad Ad t-Bu H H t-Bu t-Bu
Ad H
H
Ad t-Bu
H
Ad Ad
H
以上三种异构体可分离
Ad =
三、共轭体系中碳碳单键的旋转异构
二、其它饱和链状化合物构象 1,2—二氯乙烷
Cl H Cl
32℃:µ =1.12D;270℃:µ =1.54D
Cl H H
对位交叉式: 气态:55% 液态:70%
H H
H
H Cl
H
固态:100%
对称性越高, 越易以固体存在
µ =3.2D
µ =0
室温以对位交叉为主,高温以邻位交叉为主。
根据偶极矩、核磁共振和X-衍射研究,类似于1,2-二取代乙烷的 化合物,当取代基较大时,一般情况下这两个取代基倾向对位交 叉构象。 Br
F H Cl
H
H O OH CH3 Cl H O
H H
H
H H
H
H
H
H
H
对赤式和苏式异构体,当相邻不对称碳原子上的取代基可 能以氢键缔合时,构象稳定性分几种情况:
X=F,OH,OR,NH2,Cl,COR等,即带有孤对电子。 Y,Y1为烃基
O Y1 H X
Y
OH
构 象 拥
H
H H Y
1
OH X
Y
H H
H
Y
1
H
O
Y X
H
X

赤式
Y Y1
H
H
O Y1
Y H X Y1 OH H
Y Y1
OH H
X
Y H
H
构 象 拥 挤
H
H
O
H X
X
Y H Y1
苏式 范德华力与氢键力竞争
优 势 构 象
氢键能:5~ 6Kcal/mol,只有Y,Y1不过于拥挤,分子内氢 键总是比较稳定。在苏式结构的优势构象中,X和Y, Y1之 间的距离比在赤式中远,更稳定。
大环:不易形成,环越大,开链前体头尾碰到一起的几率越 小,稳定性不如五、六元环,但比三、四元环好。
一、三元环到五元环的构象
。 115.1
H H
H
0.151nm
114o

20-25o
H
四元环不是平面可用下面实验说明:3-甲基环丁酸酯在碱作用下顺 反异构化平衡中,顺式为主。
CH3 H H 顺(优势产物) CO2C2H5
CH3 CH3 CH3 O
CH3 CH3 O CH3
S-trans 28%
S-cis 72%
氢键和溶剂效应也对 构象稳定性有影响。
H O O O
O
S-trans
S-cis
H
极性溶液 非极性溶液
主 次
次 主
偶极方向一致时有排斥,在极性溶剂中,由于溶剂化结果 降低了氧-氧原子之间的偶极斥力,S-反式成优势构象。
Br H H H Ph
Br
H
H
H
H
Br
H Br
H
H Ph
H
H3C Br
H
(CH3)3C H
H
74~90% 80~88% 90% 84~91% 但当各个基团的体积相差较小时,尤其C1和C2上基团可能形成氢 键时,两个较大基团处于邻位交叉也可成为优势构象。没有氢键 时,邻位交叉为主的原因不好解释。
F H F
当甲基被其它体积更大的烷基取代时,S-顺所占比例会随取代基 体积增大而增加。因为大的R基团与C=C重叠不利。
CH3 H R O CH3 H O R
R=Me R=Et R=i-Pr R=t-Bu
70% 55% 30% 0
30% 45% 70% 100%
例二:4-甲基-3-戊烯-2-酮 S-反式中甲基之间斥力大于甲基和羰基氧原子的斥力。
H H H H
R 56o
R
R
H H H H
H R 60o R H
H
H H
R
顺式ea型
反式ee型
顺式ea型和反式ee型5两取代基的二面角差别不大,所以顺式和 反式取代基之间斥力差异不大,但顺式取代中有1,3作用。故总 的来说,反式更稳定。 当1,2-二取代环己烷的取代基为卤素时,情况与二烷基时相反, 二卤素占直立键成为优势构象。且直立键的比例为I>Br>Cl, 因为 卤素有偶极之间的斥力。
当Y,Y1体积很大时,无论赤式还是苏式都倾向以Y和Y1处于对 位交叉为主。
Ph
H
H H
OH CO2CH3 CH(CH3)2
CH3
HO
Ph
CH CH3 H
CO2CH3
赤式
Ph HO H H CO2CH3 CH(CH3)2
CH3
优势构象, 不形成氢 键。
H H Ph
CH CH3 O H
COCH3 O
既克服了空 间斥力,又 有氢键作用。
1、1,3—丁二烯
S-反式 96%
S-顺式 4%
S-反式比S-顺式的能量低16.4KJ/mol, S-顺式由于C2-C3上氢 原子处于重叠式及C1和C4上氢之间的范德华斥力而不稳定。
H H H H H H
2、异戊二烯 S-顺式比S-反式稳定,因为,甲基与氢原子之间斥力比氢与氢之 间斥力大。
H H H H H H H H H H H H H H H
R
R
稳定构象
对1,2-和1,4-取代环己烷,最稳定的是反式ee构象,而对1,3-取代, 最稳定是顺式ee构象。
6、不同基团的二取代环己烷
A B A B A
B
I
II
I与II 为构象异构,不对映, 不重叠。
A
B
A III
B
A IV
B
III与IV 为构象异构,不对映, 不重叠。
A B II 稳定构象 B A IV 稳定构象
由于桥连或氢键使下列化合物的船式构象能稳定存在。
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