第16讲 立体化学基础

中学化学资料网 www.zxhxzlw.com 分析：上图是一个环己烷取代物的椅式构象式，要确定其手性碳原子的R、S构型，首先必须准确地给碳原子编号（如下图所示）。其次，依据次序规则将各手性碳原子上连接的4个基团的大小顺序排定。如碳1，原子序数最大的是Br，最小的是H，另外的两个基团中，与碳1直接相连的碳上的所有原子都相同（C、H、H），需比较第二个碳，其中碳3上连有2个碳原子，而碳5上只连有1个碳原子，所以，前者排在后者的前面，这样与碳1相连的4个基团，按逆时针方向递减，则碳1为S构型。同理，可判断碳3和碳4均为S构型。

解：⑤是正确的。

例7、1964年Eaton和Cole报道了一种称为立方烷的化合物，它的分子式为C8H8，核磁共振谱表明其中的碳原子和氢原子的化学环境均无差别。若用四个重氢（氘）原子取代氢原子而保持碳架不变，则得到的四氘立方烷C8H4D4有异构体。

（1）用简图画C8H4D4的所有立体异构体，并用编号法表明是如何得出这些异构体的。给出异构体的总数。

（2）常见的烷的异构体通常有几种类型？画出的异构体是否都属于同种类型？ （3）用五个氘原子取代立方烷分子里的氢原子得到五氘立方烷C8H3D5，其异构体有多少个？

分析：根据立方烷的分子式C8H8及核磁共振谱，表明碳原子和氢原子的化学环境是相同的。若用四个重氢（氘）原子取代氢原子，则其结构构造的结果，有7种异构体。同理，C8H3D5有3种异构体。

解：（1）C8H4D4有7个异构体。（如图1）

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（2）有构造异构体、构型异构体（烷只有对映体而无顺反异构体）和构象异构体。其中③、④属对映异构体，其余均属非对映异构体。

（3）C8H3D5有3个异构体（如图2），其中②有对映异构体。

例8、薄荷醇是一种香料，结构如右图，它具有特殊的香气和口含有凉爽之感，广泛用于化妆品工业、食品工业和医药工业中。该结构有立体异构。异构体之间在香气强度、类型和凉爽作用上存在差别。因此，对其异构体的研究在理论上和实践上均有重要意义。

（1）用构型式表示具有上述结构的所有可能的立体异构体的构型。

（2）这些构型式中哪些互为对映体，写出这些对映体中左旋体、右旋体、外消旋体以及内消旋体的数目。

（3）写出各个构型式中手性碳原子的R／S构型。

（4）选用船型或椅型构象式表示各个顺反异构体的稳定构象。

（5）在第（4）问中，最稳定的构象是哪一个？它的脱水产物是单一产物还是混合物，试用构象式说明这个变化过程。（产物不要求写出构象式，只写结构式即可）

分析：（1）薄荷醇有3个手性碳原子，有23 = 8（种）立体异构体。

（2）有4对对映体（实物和镜像部不能完全重叠的2个立体异构体，互为对映异构体）。

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中学化学资料网 www.zxhxzlw.com 每对对映体中，有1个左旋体，1个右旋体；等量左旋体和右旋体混合就组成外消旋体。如分子内含有相同的手性碳原子，分子的两个半部互为物体和镜像关系，即为内消旋体。

（3）标记构型的方法可用R、S来标识，根据“次序规则”比较与手性碳原子相连的4个基团的大小进行判断。

（4）在构象异构体中，通常椅式比船式稳定，而在椅式构象中，e–取代基最多的构象为稳定构象。有不同的取代基时，大的取代基在e键的构象最稳定。在椅式构象中发生消去反应时，一般是处在反式共平面（a、a键）的两个基团易被消去，故最稳定构象的脱水反应产物是单一的。

解：（1）8种立体异构体的构型式：

（2）互为对映体的是①与③，③与④，⑤与③，①与③；4个左旋，4个右旋，4个外消旋体，无内消旋体

（3）以羟基，异丙基，甲基的顺序写R/S构型如下：①SRS、②RSR、③SRR、④RSS、⑤RRS、⑥SSR、⑦RRR、⑧SSS

（4） ① ② ③ ④

（5）构象①最稳定：

【知能训练】

1、如果CH4分子中的氢原子能被F、Cl、Br、I四种卤原子取代，那么所得卤代烃有______种，其中具有光学活性的有 种。

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中学化学资料网 www.zxhxzlw.com 2、分子式为C5H10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是 ，具有对映异构的结构式是 。

3、试写出CH3－

CH2CH3的一氯取代物的所有异构体。

，催化加氢后得到不旋光性的醇C8H14O（Ⅱ），试写出4、有一个旋光性的醇C8H12O（Ⅰ）（Ⅰ）和（Ⅱ）的构造式。

5、试分析为什么1,2一二甲基环己烷较稳定的异构体为反式；1,3一二甲基环己烷较稳定的构象为顺式；1,4一二甲基环己烷较稳定的构象为反式。

6、下列化合物中，哪个有旋光异构？标出手性碳，写出可能有的旋光异构体的投影式，用R，S标记法命名，并注明内消旋体或外消旋体。

a. 2－溴代－1－丁醇 b. α,β－二溴代丁二酸 c. α,β－二溴代丁酸 d. 2－甲基－2－丁烯酸 7、因有机物分子中碳碳双键（

）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。

某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如

顺式丁烯二酸 反式丁烯二酸

人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛：

单顺式视黄醛 全反式视黄醛

由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。

（1）视黄醛分子的顺反异构体共有

A．4种 B．8种 C．16种 D．32种

（2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗 mol H2。

（3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。以下关于维生素A的叙述

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