3有机化合物同分异构现象.ppt

第3章 有机化合物的同分异构现象 分子的结构包括分子的构造、构型和构象 有机化合物同分异构的几个概念 分子的结构：分子中原子互相的结合称为分子的 结构，表示分子结构的化学式称为结构式。 分子的构造：分子中原子间相互连接的顺序称为 分子的构造，表示分子构造的化学式称为构造式。 分子的构型：分子中原子或基团在空间排列方式称 为分子的构型，表示分子构型的化学式称为构造式。 分子的构象：分子中原子或基团绕单键旋转，在空间排列方式称为分子的构象，表示分子构象的化学式称为构象式. 同分异构现象：化合物的分子式相同，分子的结构和性质不同的现象称为同分异构现象。 同分异构体：具有同分异构现象的化合物称为同分异构体。 构造异构现象：分子式相同，分子中原子相互连接顺序不同现象称为构造异构现象。 3.1 构造异构现象 碳架异构现象 官能团位置异构现象 官能团异构现象 互变异构现象 碳架异构现象 ------- 分子中碳原子相互连接的顺序不同，产生不同的碳链或碳环现象，称为 碳架（骨架）异构现象。 1. 链烷烃的碳链异构现象 2. 环烷烃碳架异构现象 逐步缩小碳环，缩下来的碳，连到缩小后的碳环的不同位置上，写出环烷烃碳架异构体。 官能团位置异构体 -----官能团在碳链或碳环的位置不同而产生的异构体。 官能团异构体 ------因分子中所含官能团的种类不同所产生的异构体 C3H6 ：丙烯CH2=CHCH3 或环丙烷 互变异构现象 ------在常温下，不同官能团异构体处于动态平衡之中，能很快地互相转变，称为互变异构现象。它是一种特殊的官能团异构。 例. 酮与烯醇间互变异构: 3.2 构象异构现象 链烷烃的构象异构现象 环烷烃的构象异构现象 链烷烃的构象 基本概念 分子的构象：在常温下，分子中的原子或基团绕着单键（σ键）旋转，在空间产生了一系列不同的排列，这一系列排列称为分子的构象。每一种排列称为构象异构体。 稳定构象：在一系列构象中能量最低（最稳定、存在时间最长或出现概率最大）的构象称为稳定构象，又称为优势构象。 1.乙烷的构象 乙烷分子绕C—C σ 键旋转 ，产生无数个构象异构体，其中有两个典型构象异构体，称为极限构象异构体——重叠式（顺叠式）构象、交叉式（反叠式）构象。 扭曼投影式：把乙烷分子模型的C—C键的一端对着观察者，另一端远离观察者，进行投影操作，两碳原子重合。前一个碳用 表示，后一个碳用 表示。 丁烷分子也可以绕 C1—C2 和 C3—C4 σ键旋转产生类似的构象。 相邻的两碳上的 C—H 键都处于反位交叉式，碳链呈锯齿状排列： 3. 正构烷烃的构象 　 高碳数链烷烃的优势构象：相邻的碳原子的 构象都是反位交叉式，碳链呈锯齿状排列 。 4. 分子构象的作用 构象影响分子间作用力等，因而影响化合物的性质（如熔点）和反应机理。 注意： 　 这里讨论是链烷烃的构象，在分析其他类化合物构象时，在相邻碳原子上连有可形成氢键的基团时，会改变构象。 环烷烃的构象异构现象 1. 环丙烷的构象 2.环丁烷的构象 环丁烷有两种极限构象： 平面式构象：像环丙烷一样，不稳定，因为“扭转张力”和“角张力”存在。 蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。 通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。蝶式是优势构象。 4. 环己烷的构象 (1) 历史 环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来 。 Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型 Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环己烷有船型、椅型两种构象。 (2) 椅型和船型构象 　　保持环己烷碳原子的109.5°键角，提出了椅型和船型构象。 椅型构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6分别在平面的下方和平面的上方，很像椅脚和椅背，故称“椅型”。 船型构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上方。形状像只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船型”。 在椅型构象中,从透视式和纽曼式中可以看到：相邻的两个碳上的 C—H 都是交叉式构象，非键合的氢间最近距离0.2