每个CH2 的燃烧热
1422.6
711.3 105.4
2091.2
697.1 115.5
2744.3
686.2 110.0
3320.0
664.0 27.0
3951.8
658.6 0
4636.7
662.4 26.0
与标准 的差值
燃烧热的数据表明， 五元和五元以上的环烷烃都是稳定的
44
环丙烷的结构
•这样的键与一般的 键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键.
交叉式构象和重叠式构象只是乙烷无数构象中的两种极 端的情况，其它构象都介于两者之间，称为扭曲式构象。
27
(1) 乙烷的球棒模型
乙烷的交 叉式构象
乙烷的重 叠式构象
28
为了便于观察和应用，常用透视式和纽曼式（ Newman) 投影式表示其构象。
(2)锯架透视式
重叠式构象
交叉式构象
(3)纽曼投影式
重叠式构象
Hoff 和Le Bel的工作(荷兰化学家-范特荷甫和法国化学家-勒贝尔分
别于 1874) ，他们认为碳原子形成的共价键具有四面体结构，这为 现代立体异构概念奠定了基础。
5
甲烷的结构 1. 甲烷的结构和sp3杂化轨道，1s22s22p2
甲烷的四面体结构6Βιβλιοθήκη 7◎sp3杂化轨道:
一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道
交叉式构象
29
纽曼投影式
30
31
C2 C1
32
C1
C2
H H H
C2 H H
33
H
乙烷交叉、重叠纽曼投影式
34
重叠式、交叉式构象比较：
交叉式构象因两个碳原子上的氢原子距离最大，其 排斥力较小，分子内能最低，因而较稳定，为优势 构象。
35
乙烷不同构象的势能图
36
2.丁烷的构象
37
丁烷的构象
/cyberTao/archive/2008/10/02/1355365.aspx
• 成绩评定 平时成绩+考试成绩 • 要求 1、出勤 2、纪律 3、考核
3
立体化学基础 手性化合物（手性药物） 不对称合成
侧重点………
4
小到分子大到宏观世界，所有的一切都存在于三维世界里，没 有什么比三维空间对有机化学更重要，在三维空间中研究的化学叫 做立体化学。 1860 年 Pasteur 给出了他关于酒石酸结构的著名论述， 由此给这个领域以新的生命。立体化学迈出的重要一步是 van’t
42
张力学说的内容
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种 恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离 正常键角越多，张力就越大。
偏转角度= N=3
109°28′
内角
2 4
9o44’
5
44’
6
-5o16’
7
-9o33’
偏转角度
24o44’
从偏转角度来看，五元环应最稳定，大于五元环或小于五 元环都将越来越不稳定。但实际上，五元，六元和更大的环型 43 化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。
张力能 = Enb(非键作用) + EI(键长) +
E(键角) + E(扭转角)
Enb > EI > E > E
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环丙烷的结构和角张力（1885 Baeyer A 拜耳） • 烷烃是sp3杂化,键角109.5o, 环烷烃的碳也是sp3杂化, 但键角不一定一样. 键轨道的交盖 • C-C 键的形成
碳原子的p轨道又是相互平行的. ◎一个碳原子的两个p轨道和另一个碳原子对应的两 个p轨道,在侧面交盖形成两个碳碳键.
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乙炔分子的 电子云
两个互相垂直的 键中电子云的分布位于
键轴的上下和前后部位，当轨道重叠后，其
电子云形成以C-C 键为对称轴的圆筒形状。
21
含氮原子的分子
N，1s22s22p3-----sp3杂化
环碳原子均不在同一个平面 环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
49
乙烷交叉、重叠纽曼投影式
50
环己烷及其衍生物的构象
1890年，H. Sachse 沙赫斯对拜尔张力学说提出异议。 1918年，E. Mohr 莫尔提出非平面、无张力环学说。指出用碳 的四面体模型可以组成两种环己烷模型。获1969Nobel奖 (1) 环己烷椅型构象
环烷烃的燃烧热
• 1930年，用热力学方法研究张力能。 • 燃烧热：1mol纯烷烃完全燃烧生成CO2和水时放出的热。 • 每个 –CH2-的燃烧热应该是相同的，约为658.6KJ· mol-1。 环烷烃燃烧热的实测数据
(CH2)n n = 2烯烃 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7
分子的 燃烧热
有机立体化学
1
基本信息
课程名称：有机立体化学 课程性质：专业任意性选修课程
学
学
时： 30
分： 2
授 课 人： 孙文彬，博士，副教授 硕士研究生导师（有机化学） 院 系：化学化工与材料学院
专
业：有机化学
办 公 室：化学实验楼513 Email：wenbinsun@
2
• 主要参考书 《立体化学》，叶秀林 2001，北京大学出版社 《有机立体化学导论》，宋毛平等译，化学工业出版社2007 《有机立体化学》第二版，陈宏博，袁云程编著，大连理工大 学出版社
C N
、偶氮 —N=N— 等含有双键
63
的化合物以及碳环化合物等.
64
若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的 构象最稳定.
60
烯烃的顺反异构现象(立体异构现象)
由于双键不能自由旋转 ,当双键的两个碳原子各连接不 同的原子或基团时, 会产生顺反异构。顺反异构又称为
几何异构，是立体异构的一种。
61
（1）顺反异构体的命名
顺反异构体命名时，常把两个双键碳原子上所连接的 两个相同或近似的基团在双键同一侧称为顺式，在双 键异侧称为反式。命名时在化合物的名称前加一顺 (cis-)或反(trans-)字表示.如：
26
1.乙烷的构象
乙烷分子中的碳碳单键可以自由旋转。在旋转过程中， 由于两个甲基上的氢原子的相对位置不断发生变化，可得到 无数种不同的构象。
但其中典型的构象有两种：一种是交叉式构象，在这种 构象中一个甲基上的氢原子正好处在另一个甲基的两个氢原 子之间的中线上；一种是重叠式构象，在这种构象中碳原子 上的氢彼此处于相互对映的位置。
内角60°
•弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量.
•这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力. •由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
45
张力能
从现在的角度看，三员环的张力能是由以下几种因素造成的： 1 由于二个氢原子之间的距离小于范德华半径之和，所以产生 非键作用(non-bonding interaction)，造成内能升高； 2 轨道没有按轴向重迭，导致键长伸长或缩短，电子云重叠减少， 造成内能升高； 3 E是由于键角偏离平衡值引起的张力能（即角张力）。 4 E是由扭转角变化(全重叠构象)引起的（扭转张力）。
38
39
丁烷(C2-C3)不同构象的势能图
40
锯架透视式
纽曼投影式
41
张力学说 strain theory
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1883年，佩金 W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年，拜尔 A.Baeyer提出了张力学说。
张力学说提出的基础
•所有的碳都应有正四面体结构。 •碳原子成环后，所有成环的碳原子都处在同一平面上 （当环碳原子大于4时，这一点是不正确的）。
C C
109.5 。
C
105.5 。
C C
丙 烷 环丙烷
C
交盖较好
交盖较差
47
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力
实际105o30’
90°
108°
环丁烷
环戊烷
基本上无张力
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环的扭转张力
•构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
环碳原子在同一个平面 扭转张力大
―蝴蝶”式构象
―信封式”构象
H 3C H CH 3 C C H H 3C H C C CH 3 反 -2-丁烯
H 顺-2-丁烯
★只要任何一个 双键碳原子 所连接的两个取代基是 相同的，就不存在顺反异构体。
62
如下列结构没有顺反异构
CH3CH2 H H H H CH3CH2 H H
顺反异构体，因几何形状（结构）不同，物 理性质不同。 ★具有顺反异构现象的除了烯烃外,常见的还包 括亚胺
H H 1 H H 2 3 6 H 5 H H 4 H
1
3 2 5 6 4
H H
透视式
直立键（a键）： 平伏键（e键）： 6个（3上、3下） 6个（3上、3下）
纽曼投影式 椅型构象无张力环51
(2) 环己烷船型构象
HH
1 2 3
4
1 H H 2 3 6 5 4 H H
6
5
HH HH
透视式
纽曼投影式
58
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、
CH3
CH3
顺, a,e
CH3
B、
CH3
反.a,a
C、
CH3 CH3
反.e,e
稳定性：C > A > B
59 若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定 .
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的另一种构象 要稳定的多.