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高中化學(xué)競賽 第十六講立體化學(xué) 競賽基本要求 1 有機(jī)立體化學(xué)基本概念 2 構(gòu)型與構(gòu)象 3 順反異構(gòu) trans cis 和Z E 構(gòu)型 4 手性異構(gòu) 5 endo 和exo 6 D L構(gòu)型 知識(shí)點(diǎn)擊 從三維空間結(jié)構(gòu)研究分子的立體結(jié)構(gòu) 及其立體結(jié)構(gòu)對(duì)其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的影響的科學(xué)叫立體化學(xué) 一 異構(gòu)體的分類同分異構(gòu)現(xiàn)象分為兩大類 一類是由于分子中原子或原子團(tuán)的連接次序不同而產(chǎn)生的異構(gòu) 稱為構(gòu)造異構(gòu) 構(gòu)造異構(gòu)包括碳鏈異構(gòu) 官能團(tuán)異構(gòu) 位置異構(gòu)及互變異構(gòu)等 另一類是由于分子中原子或原子團(tuán)在空間的排列位置不同而引起的異構(gòu) 稱為立體異構(gòu) 立體異構(gòu)包括順反異構(gòu) 對(duì)映異構(gòu)和構(gòu)象異構(gòu) 二 立體異構(gòu) 一 順反異構(gòu)分子中存在雙鍵或環(huán)等限制旋轉(zhuǎn)的因素 使分子中某些原子或基團(tuán)在空間位置不同 產(chǎn)生順反異構(gòu)現(xiàn)象 雙鍵可以是C C C N N N 雙鍵產(chǎn)生順反異構(gòu)體的條件是雙鍵兩端每個(gè)原子所連二基團(tuán)或原子不同 但順反異構(gòu)體的兩個(gè)雙鍵碳原子上沒有兩個(gè)相同的取代基用這種命名法就無能為力 系統(tǒng)命名法規(guī)定將雙鍵碳鏈上連接的取代基按次序規(guī)則的順序比較 高序位基在雙鍵同側(cè)的稱Z型 反之稱E型 如上化合物按此規(guī)定應(yīng)為E型 命名為E 4 甲基 3 已基 2 戊烯 所謂 次序規(guī)則 就是把各種取代基按先后次序排列的規(guī)則 1 原子序數(shù)大的優(yōu)先 如I Br Cl S P F O N C H 未共用電子對(duì)為最小 2 同位素質(zhì)量數(shù)大的優(yōu)先 如D H 3 二個(gè)基團(tuán)中第一個(gè)原子相同時(shí) 依次比較第二 第三個(gè)原子 4 重鍵 如 分別可看作 5 當(dāng)取代基的結(jié)構(gòu)完全相同 只是構(gòu)型不同時(shí) 則R S Z E 常見基團(tuán)排序如下 I Br Cl SO2R SOR SR SH F RCOO OR OH NO2 NR2 NHCOR NHR NH2 CCl3 COCl COOR COOH RCO CHO CR2OH CHROH CH2OH C6H5 C CH CR3 CH CH2 CHR2 CH2R CH3 D H 未公用電子對(duì)按次序規(guī)則可以對(duì)下列化合物進(jìn)行標(biāo)記 2Z 4E 庚二烯 對(duì)于環(huán)狀化合物 由于環(huán)的存在阻止了碳碳單鍵的自由旋轉(zhuǎn) 所以也有順反異構(gòu)體 二 對(duì)映異構(gòu)1 分子的對(duì)稱性 手性與旋光性 1 分子對(duì)稱因素 對(duì)稱因素可是一個(gè)點(diǎn) 一個(gè)軸或一個(gè)面 對(duì)稱面 把分子分成互為實(shí)物和鏡像關(guān)系兩半的假想平面 稱為對(duì)稱面 對(duì)稱中心 分子中任意原子或原子團(tuán)與P點(diǎn)連線的延長線上等距離處 仍是相同的原子或原子團(tuán)時(shí) P點(diǎn)就稱為對(duì)稱中心 凡具有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心任何一種對(duì)稱因素的分子 稱為對(duì)稱分子 凡不具有任何對(duì)稱因素的分子 稱為不對(duì)稱分子 2 分子的手性和旋光性 判斷一個(gè)化合物是不是手性分子 一般可考查它是否有對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心等對(duì)稱因素 而判斷一個(gè)化合物是否有旋光性 則要看該化合物是否是手性分子 如果是手性分子 則該化合物一定有旋光性 如果是非手性分子 則沒有旋光性 所以化合物分子的手性是產(chǎn)生旋光性的充分和必要的條件 2 含一個(gè)手性碳原子的化合物 1 對(duì)映異構(gòu)體當(dāng)分子中只含一個(gè)手性碳原子時(shí) 這個(gè)分子就一定有手性 如乳酸分子 其第二個(gè)碳原子上連有 OH COOH CH3和 H四個(gè)不相同原子或原子團(tuán) 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 像乳酸分子這樣存在構(gòu)造相同 但構(gòu)型不同 彼此互為實(shí)物和鏡像關(guān)系 相互對(duì)映而不能完全重合的現(xiàn)象 叫做對(duì)映異構(gòu)體 乳酸和 乳酸是互為鏡像關(guān)系的異構(gòu)體 稱對(duì)映異構(gòu)體 簡稱對(duì)映體 因其對(duì)映體的旋光性不同 因此又稱旋光性異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體 在實(shí)驗(yàn)室合成乳酸時(shí) 得到的是等量的左旋體和右旋體混合物 這種由等量的對(duì)映體所組成的混合物稱為外消旋體 因這兩種組分比旋光度相同 旋光方向相反 所以旋光性正好互相抵消不顯旋光性 2 費(fèi)歇爾投影式因?qū)τ钞悩?gòu)屬于構(gòu)型異構(gòu) 分子的構(gòu)型最好用分子模型或立體結(jié)構(gòu)式表示 但書寫時(shí)相當(dāng)不方便 一般用費(fèi)歇爾投影式表示 其投影規(guī)則如下 一般將分子中含有碳原子的基團(tuán)放在豎線相連的位置上 把命名時(shí)編號(hào)最小的碳原子放在上端 然后把這樣固定下來的分子模型投影到紙平面上 這樣將手性碳原子投影到紙面上 把分子模型中指向平面前方的兩個(gè)原子或原子團(tuán)投影到橫線上 把指向平面后方的兩個(gè)原子或原子團(tuán)投影到豎線上 有時(shí)手性碳原子可略去不寫 例如 由此可見 含一個(gè)手性碳原子的分子的費(fèi)歇爾投影式是一個(gè)十字交叉的平面式 它所代表的分子構(gòu)型是 十字交叉點(diǎn)處是手性碳原子 在紙面上 以豎線和手性碳原子相連的上 下兩個(gè)原子或原子團(tuán)位于紙平面的后方 以橫線和手性碳原子相連的左右兩個(gè)基團(tuán)位于紙平面的前方 但是 由于同一個(gè)分子模型擺放位置可以是多種多樣 所以投影后得到的費(fèi)歇爾投影式也有多個(gè) 費(fèi)歇爾投影式必須遵守下述規(guī)律 才能保持構(gòu)型不變 投影式中手性碳原子上任何兩個(gè)原子或原子團(tuán)的位置 經(jīng)過兩次或偶數(shù)次交換后構(gòu)型不變 如投影式不離開紙平面旋轉(zhuǎn)180度 則構(gòu)型不變 投影式中一個(gè)基團(tuán)不動(dòng) 其余三個(gè)按順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 構(gòu)型不變 反之 如基團(tuán)隨意變動(dòng)位置 則構(gòu)型可能發(fā)生變化 3 構(gòu)型的標(biāo)示方法兩種不同的構(gòu)型的對(duì)映異構(gòu)體 可用分子模型 立體結(jié)構(gòu)式或費(fèi)歇爾投影式來表示 這些表示法只能一個(gè)代表左旋體 一個(gè)代表右旋體 不能確定兩個(gè)構(gòu)型中哪個(gè)是左旋體 哪個(gè)是右旋體 因旋光儀只能測定旋光度和旋光方向 不能確定手性碳原子上所連接基團(tuán)在空間的真實(shí)排列情況 下面介紹兩種構(gòu)型的標(biāo)示方法 D L標(biāo)示法該法是一種相對(duì)構(gòu)型表示法 是人為規(guī)定的 該法選擇甘油醛作為標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定 甘油醛為D構(gòu)型 其對(duì)映體 甘油醛為L構(gòu)型 D 甘油醛L 甘油醛 然后將其它分子的對(duì)映異構(gòu)體與標(biāo)準(zhǔn)甘油醛通過各種直接或間接的方式相聯(lián)系 來確定其構(gòu)型 例如下列化合物都是D構(gòu)型 D 甘油酸D 異絲氨酸D 乳酸 D L構(gòu)型標(biāo)示法有一定的局限性 它一般只能標(biāo)示含一個(gè)手性碳原子的構(gòu)型 由于長期習(xí)慣 糖類和氨基酸類化合物 目前仍沿用D L構(gòu)型的標(biāo)示方法 R S標(biāo)示法R S構(gòu)型標(biāo)示的方法 是1970年由國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)建議采用的 它是基于手性碳原子的實(shí)際構(gòu)型進(jìn)行標(biāo)示 因此是絕對(duì)構(gòu)型 其方法是 按次序規(guī)則 對(duì)手性碳原子上連接的四個(gè)不同原子或原子團(tuán) 按優(yōu)先次序由大到小排列為a b c d 然后將最小的d擺在離觀察者最遠(yuǎn)的位置 最后繞a b c劃圓 如果為順時(shí)針方向 則該手性碳原子為R構(gòu)型 如果為逆時(shí)針方向 則該手性碳原子為S構(gòu)型 對(duì)于費(fèi)歇爾投影式 直接按照a b c劃圓方向標(biāo)示R S構(gòu)型的規(guī)律是 當(dāng)最小的基團(tuán)在橫線上時(shí) 如果a b c劃圓方向是順時(shí)針 為S構(gòu)型 是逆時(shí)針為R構(gòu)型 當(dāng)最小基團(tuán)在豎線上時(shí) 如果a b c劃圓方向是順時(shí)針 為R構(gòu)型 是逆時(shí)針 為S構(gòu)型 R 甘油醛R 乳酸S 2 氯丁烷 S 2 氨基苯乙酸S 2 氨基 3 巰基丙酸R 2 氯 1 丙醇 值得注意的是 D L構(gòu)型和R S構(gòu)型之間并沒有必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系 例如D 甘油醛和D 2 溴甘油醛 如用R S標(biāo)示法 前者為R構(gòu)型 后者卻為S構(gòu)型 此外 化合物的構(gòu)型和旋光方向也沒有內(nèi)在的聯(lián)系 例如D 甘油醛和D 乳酸 因構(gòu)型和旋光方向是兩個(gè)不同的概念 構(gòu)型是表示手性碳原子上四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)在空間的排列方式 而旋光方向是指旋光物質(zhì)使偏振光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)的方向 3 含兩個(gè)手性碳原子的化合物 1 含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物2 3 4 三羥基丁醛 分子中具有兩個(gè)不相同的手性碳原子 2號(hào)位手性碳原子連接的4個(gè)原子或基團(tuán)分別是 OH CHO CH OH CH2OH H 而3號(hào)位手性碳原子連接的4個(gè)原子或基團(tuán)分別是 OH CH OH CHO CH2OH H 這是兩個(gè)不同的手性碳原子 由于每一個(gè)手性碳原子有兩種構(gòu)型 因此該化合物應(yīng)有4種構(gòu)型 它們的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體的費(fèi)歇爾投影式表示如下 D 赤蘚糖L 赤蘚糖D 蘇阿糖L 蘇阿糖 2R 3R 赤蘚糖 2S 3S 赤蘚糖 2S 3R 蘇阿糖 2R 3S 蘇阿糖 由上可知 含一個(gè)手性碳原子的化合物 有兩個(gè)光學(xué)異構(gòu)體 含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物 有4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體 依此類推 含有n個(gè)不相同手性碳原子化合物的光學(xué)異構(gòu)體的數(shù)目應(yīng)為2n個(gè) 組成對(duì)映體的數(shù)目則有2n 1對(duì) 含兩個(gè)手性碳原子的光學(xué)異構(gòu)的構(gòu)型 通常是用R S構(gòu)型標(biāo)示方法 分別表示出手性碳原子的構(gòu)型 對(duì)于費(fèi)歇爾投影式 可直接按a b c劃圓方向 標(biāo)示手性碳原子的R S構(gòu)型 例如 2R 3S2S 3R2S 3S2R 3R 2 含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物2 3 二羥基丁二酸 灑石酸 因第三碳原子和第二碳原子上連接的4個(gè)原子或基團(tuán) 都是 OH COOH CH OH COOH H 所以灑石酸是含兩個(gè)相同手性碳原子的化合物 它和含兩個(gè)不相同手性碳原子的四碳糖不同 只有三種構(gòu)型 因其中赤型特征的分子 有對(duì)稱面和對(duì)稱中心 這兩個(gè)手性碳原子所連接基團(tuán)相同 但構(gòu)型正好相反 因而它們引起的旋光度大小相等 方向相反 恰好在分子內(nèi)部抵消 所以不顯旋光性 D 酒石酸L 酒石酸meso 酒石酸2S 3S2R 3R2R 3S 像這種分子中雖有手性碳原子 但因有對(duì)稱因素而使旋光性在內(nèi)部抵消 成為不旋光的物質(zhì) 稱為內(nèi)消旋體 內(nèi)消旋體和對(duì)映體的純左旋體或右旋體互為非對(duì)映體 所以內(nèi)消旋體和左旋體或右旋體 除旋光性不同外 其它物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都不相同 由此可見 分子中有無手性碳原子不是判斷分子有無旋光性的絕對(duì)依據(jù) 分子有旋光性的絕對(duì)依據(jù)是其具有手性 有些化合物 雖然不含有手性碳原子 但由于它有手性 也可以是光學(xué)活性物質(zhì) 內(nèi)消旋體和外消旋體是兩個(gè)不同的概念 雖然兩者都不顯旋光性 但前者是純凈化合物 后者是等量對(duì)映體的混合物 它可以用化學(xué)方法或其它方法分離成純凈的左旋體和右旋體 三 構(gòu)象異構(gòu)由于原子或基團(tuán)繞鍵軸旋轉(zhuǎn) 引起碳原子上所結(jié)合的不同原子或基團(tuán)的相對(duì)位置發(fā)生改變而產(chǎn)生若干種不同的空間排列方式 稱為構(gòu)象 描述構(gòu)象 一般用紐曼投影式表示 它是選取分子中兩個(gè)相連的原子 通過其連線對(duì)分子進(jìn)行投影所得的 如乙烷的典型構(gòu)象有 正丁烷分子中 有三個(gè)C C 鍵可以旋轉(zhuǎn) 若選擇C2 C3單鍵旋轉(zhuǎn) 可產(chǎn)生四個(gè)極限構(gòu)象 四種極限構(gòu)象的穩(wěn)定性次序?yàn)?全交叉式 斜交叉式 部分交叉式 全重疊式 但它們之間的位能相差不大 常溫時(shí)可以相互轉(zhuǎn)變 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 環(huán)已烷也存在椅式和船式兩種構(gòu)象 在環(huán)已烷的構(gòu)象中 最穩(wěn)定的構(gòu)象是椅式構(gòu)象 在椅式構(gòu)象中 所有鍵角都接近正四面體鍵角 所有相鄰兩個(gè)碳原子上所連接的氫原子都處于交叉式構(gòu)象 環(huán)已烷的船式構(gòu)象比椅式構(gòu)象能量高 因?yàn)樵诖綐?gòu)象中存在著全重疊式構(gòu)象 氫原子之間斥力比較大 另外船式構(gòu)象中船頭兩個(gè)氫原子相距較近 約183pm 小于它們的范德華半徑之和240pm 所以非鍵斥力較大 造成船式能量高 在環(huán)已烷的椅式構(gòu)象中 12個(gè)碳?xì)滏I分為兩種情況 一種是6個(gè)碳?xì)滏I與環(huán)已烷分子的對(duì)稱軸平行 稱為直鍵 簡稱a鍵 另一種是6個(gè)碳?xì)滏I與對(duì)稱軸成109度的夾角 稱為平鍵 簡稱e鍵 環(huán)已烷的6個(gè)a鍵中 3個(gè)向上3個(gè)向下交替排列 6個(gè)e鍵中 3個(gè)向上斜伸 3個(gè)向下斜伸交替排列 在環(huán)已烷分子中 每個(gè)碳原子上都有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵 兩個(gè)環(huán)已烷椅式構(gòu)象相互轉(zhuǎn)變時(shí) a鍵和e鍵也同時(shí)轉(zhuǎn)變 即a鍵變?yōu)閑鍵 e鍵變?yōu)閍鍵 環(huán)已烷的一元取代物有兩種可能構(gòu)象 取代a鍵或是取代e鍵 由于取代a鍵所引起的非鍵斥力較大 分子內(nèi)能較高 所以取代e鍵比較穩(wěn)定 甲基環(huán)已烷的優(yōu)勢構(gòu)象為 當(dāng)環(huán)已烷分子中有兩個(gè)或兩個(gè)以上氫原子被取代時(shí) 在進(jìn)行構(gòu)象分析時(shí) 還要考慮順反構(gòu)型問題 但就能量而言 不論兩個(gè)取代基相對(duì)位置如何 1 2位 1 3位或1 4位 取代基連在e鍵上總是能量最低 二元取代物有反 1 2 順 1 3 和反1 4 三種具有穩(wěn)定構(gòu)象的順 反異構(gòu)體 二甲基環(huán)已烷優(yōu)勢構(gòu)象 根據(jù)構(gòu)象分析得知 當(dāng)環(huán)上有不同取代基時(shí) 基團(tuán)最大的取代基連在e鍵上最穩(wěn)定 這種構(gòu)象屬于優(yōu)勢構(gòu)象 對(duì)多取代基的環(huán)已烷 e鍵上連的取代基越多越穩(wěn)定 所以e鍵上取代基最多的構(gòu)象是它的優(yōu)勢構(gòu)象 特別提醒 例題1 指出下列化合物哪些具有旋光性 分析 分子的手性特征是其具有旋光性的充分和必要條件 此題主要是判斷分子是否具有手性 1 含有一個(gè)C 含有一個(gè)C 的化合物一定具有旋光性 3 盡管不含C 但每個(gè)苯環(huán)的鄰位上有兩個(gè)體積較大的基團(tuán)存在 因而阻礙了連接兩個(gè)苯環(huán)的單鍵的自由旋轉(zhuǎn) 使整個(gè)分子沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心 故是一個(gè)手性分子 具有旋光性 5 6 中兩個(gè)雙鍵 或兩個(gè)環(huán) 所在平面相互垂直 整個(gè)分子沒有對(duì)稱面和對(duì)稱中心 因此是手性分子 具有旋光性 解析 1 3 5 6 具有旋光性 例題2 寫出下列化合物的立體異構(gòu) 并指出異構(gòu)體之間的關(guān)系 順反異構(gòu) 對(duì)映異構(gòu) 非對(duì)映異構(gòu) 1 1 3 二甲基環(huán)已烷 2 1 4 二甲基環(huán)已烷 3 3 氯 1 戊烯 4 4 氯 2 戊烯 分析 先寫出順反異構(gòu)體 再判斷各異構(gòu)體是否具有手性 有手性的分子存在對(duì)映體 解析 1 因順式結(jié)構(gòu)中存在對(duì)稱面 所以分子不具有手性 而反式異構(gòu)體不存在對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心 所以具有手性 故它存在對(duì)映異構(gòu)體 所以共可寫出三個(gè)立體異構(gòu) 其中 與 是順反異構(gòu) 與 是對(duì)映異構(gòu) 2 與 是順反異構(gòu) 順 反異構(gòu)體都存在對(duì)稱面 故分子無手性 不存在對(duì)映體 3 與 是對(duì)映異構(gòu) 4 與 與 是對(duì)映異構(gòu) 與 與 是順反異構(gòu) 與 與 是非對(duì)映異構(gòu) 例題3 確定下面化合物的名稱 分析 C2部分優(yōu)先次序 C3部分 解析 2S 3R 2 羥基 3 甲基丁二酸 C3部分優(yōu)先次序 例題4 寫出1 2 二甲基環(huán)乙烯與HBr反應(yīng)的產(chǎn)物 并標(biāo)出分子中手性碳原子的構(gòu)型 分析 環(huán)狀烯烴由于環(huán)的限制 雙鍵上的兩個(gè)甲基只能以順式與之相連 因此這就規(guī)定了反應(yīng)物的構(gòu)型 因而也就限定了產(chǎn)物 解析 產(chǎn)物互為對(duì)應(yīng)異構(gòu) 并組成一組外消旋體 例題5 試分析為什么1 2一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的異構(gòu)體為反式 1 3一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的構(gòu)象為順式 1 4一二甲基環(huán)己烷較穩(wěn)定的構(gòu)象為反式 解析 環(huán)己烷的構(gòu)象 椅式 可知無論是1 2 二甲基環(huán)己烷 1 3 二甲基環(huán)己烷還是1 4 二甲基環(huán)己烷 均有順 反式兩種不同的結(jié)構(gòu) 很明顯 反 1 2 順 1 3 和反 1 4 異構(gòu)體的構(gòu)象為aa型 環(huán)翻轉(zhuǎn)之后變?yōu)閑e型 因此是它們各自的穩(wěn)定構(gòu)象 例題6 化合物A 分子式為C8H12 有旋光性 催化加氫后得B 分子式為C8H18 旋光性消失 A在液氨與金屬鈉的作用下生成C 分子式為C8H14 在Lindlar催化劑作用下氫化 生成D 分子式亦為C8H14 請(qǐng)給出A B C D的結(jié)構(gòu)式及各步反應(yīng) 分析 由A和B的分子式及氫化前后旋光性的變化 可推知A分子中必然有 C碳且兩個(gè)基團(tuán)的飽和性不同 而碳架相同 因此 A的可能結(jié)構(gòu)有 但由于A分別在不同情況下部分氫化將得到兩種產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明 其結(jié)構(gòu)不可能是A2和A3 因?yàn)樗鼈優(yōu)槎巳?部分氫化后無順 反之區(qū)別 因而也不可能出現(xiàn)C和D兩種產(chǎn)物 因此 A的可能結(jié)構(gòu)為A1 解析 例題7 1964年Eaton和Cole報(bào)道了一種稱為立方烷的化合物 它的分子式為C8H8 核磁共振譜表明其中的碳原子和氫原子的化學(xué)環(huán)境均無差別 若用四個(gè)重氫 氘 原子取代氫原子而保持碳架不變 則得到的四氘立方烷C8H4D4有異構(gòu)體 1 用簡圖畫C8H4D4的所有立體異構(gòu)體 并用編號(hào)法表明是如何得出這些異構(gòu)體的 給出異構(gòu)體的總數(shù) 2 常見的烷的異構(gòu)體通常有幾種類型 畫出的異構(gòu)體是否都屬于同種類型 3 用五個(gè)氘原子取代立方烷分子里的氫原子得到五氘立方烷C8H3D5 其異構(gòu)體有多少個(gè) 分析 根據(jù)立方烷的分子式C8H8及核磁共振譜 表明碳原子和氫原子的化學(xué)環(huán)境是相同的 若用四個(gè)重氫 氘 原子取代氫原子 則其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的結(jié)果 有7種異構(gòu)體 同理 C8H3D5有3種異構(gòu)體 解析 1 C8H4D4有7個(gè)異構(gòu)體 如圖1 2 有構(gòu)造異構(gòu)體 構(gòu)型異構(gòu)體 烷只有對(duì)映體而無順反異構(gòu)體 和構(gòu)象異構(gòu)體 其中 屬對(duì)映異構(gòu)體 其余均屬非對(duì)映異構(gòu)體 3 C8H3D5有3個(gè)異構(gòu)體 如圖2 其中 有對(duì)映異構(gòu)體 例題8 薄荷醇是一種香料 結(jié)構(gòu)如右圖 它具有特殊的香氣和口含有涼爽之感 廣泛用于化妝品工業(yè) 食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中 該結(jié)構(gòu)有立體異構(gòu) 異構(gòu)體之間在香氣強(qiáng)度 類型和涼爽作用上存在差別 因此 對(duì)其異構(gòu)體的研究在理論上和實(shí)踐上均有重要意義 1 用構(gòu)型式表示具有上述結(jié)構(gòu)的所有可能的立體異構(gòu)體的構(gòu)型 2 這些構(gòu)型式中哪些互為對(duì)映體 寫出這些對(duì)映體中左旋體 右旋體 外消旋體以及內(nèi)消旋體的數(shù)目 3 寫出各個(gè)構(gòu)型式中手性碳原子的R S構(gòu)型 4 選用船型或椅型構(gòu)象式表示各個(gè)順反異構(gòu)體的穩(wěn)定構(gòu)象 5 在第 4 問中 最穩(wěn)定的構(gòu)象是哪一個(gè) 它的脫水產(chǎn)物是單一產(chǎn)物還是混合物 試用構(gòu)象式說明這個(gè)變化過程 產(chǎn)物不要求寫出構(gòu)象式 只寫結(jié)構(gòu)式即可 分析 1 薄荷醇有3個(gè)手性碳原子 有23 8 種 立體異構(gòu)體 2 有4對(duì)對(duì)映體 實(shí)物和鏡像部不能完全重疊的2個(gè)立體異構(gòu)體 互為對(duì)映異構(gòu)體 每對(duì)對(duì)映體中 有1個(gè)左旋體 1個(gè)右旋體 等量左旋體和右旋體混合就組成外消旋體 如分子內(nèi)含有相同的手性碳原子 分子的兩個(gè)半部互為物體和鏡像關(guān)系 即為內(nèi)消旋體 3 標(biāo)記構(gòu)型的方法可用R S來標(biāo)識(shí) 根據(jù) 次序規(guī)則 比較與手性碳原子相連的4個(gè)基團(tuán)的大小進(jìn)行判斷 4 在構(gòu)象異構(gòu)體中 通常椅式比船式穩(wěn)定 而在椅式構(gòu)象中 e 取代基最多的構(gòu)象為穩(wěn)定構(gòu)象 有不同的取代基時(shí) 大的取代基在e鍵的構(gòu)象最穩(wěn)定 在椅式構(gòu)象中發(fā)生消去反應(yīng)時(shí) 一般是處在反式共平面 a a鍵 的兩個(gè)基團(tuán)易被消去 故最穩(wěn)定構(gòu)象的脫水反應(yīng)產(chǎn)物是單一的 解析 1 8種立體異構(gòu)體的構(gòu)型式 2 互為對(duì)映體的是 與 與 與 與 4個(gè)左旋 4個(gè)右旋 4個(gè)外消旋體 無內(nèi)消旋體 3 以羥基 異丙基 甲基的順序?qū)慠 S構(gòu)型如下 SRS RSR SRR RSS RRS SSR RRR SSS 4 5 構(gòu)象 最穩(wěn)定