第八章 立体化学 作业(P229): (七);(十);(十四);(十七);(十九) 【追加(十二);(十三);(十五)题解答】
(七)Fischer投影式CH3CH2CH3BrH是R型还是S型?下列各结构式,哪些同上面这个投影式是同一化合物? C2H5CH3BrHCH3HHHH3CBr(1)(4)(3)(2)H
BrC2H5CH3
HH3C
BrHH
CH3
【参考答案】 CH3
CH2CH3
BrH的构型是S型。
(1)的构型是R型; (2)的构型是S型;
(3)改画成Fischer投影式为C2H5HBrH3C,其构型是S型;
(4)改画成Fischer投影式为BrC2H5HCH3,其构型是S型; 所以(2)、(3)、(4)和CH3CH2CH3BrH是同一化合物:(S)-2-溴丁烷。 (十)(1)写出3-甲基-1-戊炔分别与下列试剂反应的产物。 (A)Br2, CCl4 (B)H2, Lindlar催化剂 (C)H2O, H2SO4, HgSO4 (D)HCl(1mol) (E)NaNH2, CH3I (2)如果反应物是有旋光性的,哪些产物有旋光性? (3)哪些产物同反应物的手性中心有同样的构型关系? (4)如果反应物是左旋的,能否预测哪个产物也是左旋的? 【参考答案】 (1)
(A)(B)CHCCHCH2CH3BrBrBrBrCH3CH2CHCHCH2CH3
CH3
(C)(D)CH3CCHCH2CH3OCH3CH2CCHCH2CH3
Cl
CH3
(E)CH3CCCHCH2CH3
CH3
(2)以上反应都没有涉及手性碳上共价键的断裂,产物不会外消旋化,所以所有产物都有旋光性。 (3)同(2)中的原因,所有产物与反应物都有相同的构型。例如,若反应物构型是(R)型,则所有产物的构型都是(R)型。 (4)旋光性是实测的,不能依据结构来预测,所以所有产物的旋光方向都不能预测。 (十二)根据给出的四个立体异构体的Fischer投影式,回答下列问题:
(I)(II)
CH2OHOHHOHHCHOCH2OHHHOHHOCHOCH2OHOHHHHOCHOCH2OHHHOOHHCHO(III)(IV) (1)(Ⅱ)和(Ⅲ)是否是对映体? (2)(Ⅰ)和(Ⅳ)是否是对映体? (3)(Ⅱ)和(Ⅳ)是否是对映体? (4)(Ⅰ)和(Ⅱ)的沸点是否相同? (5)(Ⅰ)和(Ⅲ)的沸点是否相同? (6)把这四种立体异构体等量混合,混合物有无旋光性? 【参考答案】 (1)否。是非对映异构体。 (2)否。是非对映异构体。 (3)否。是非对映异构体。 (4)相同。因为(Ⅰ)和(Ⅱ)是对映异构体。 (5)不同。因为(Ⅰ)和(Ⅲ)是非对映异构体。 (6)无旋光性。因为(Ⅰ)和(Ⅱ)组成外消旋体;(Ⅲ)和(Ⅳ)组成外消旋体。 (十三)预测CH3CH=C=CHCH=CHCH3有多少立体异构体,指出哪些是对映体、非对映体和顺反异构体。 【参考答案】累积双键存在对映异构体,另一个双键存在顺反异构体,二者组合,整个分子存在四个立体异构体:
(1)(2)CCH3CHCHCCCH3HHCCCH3HCHCCH3CHH
(3)(4)CCH3CHCHCCHCH3HCCCH3HCHCCHH3CH
(1)和(2),(3)和(4)是对映异构体; (1)和(3),(2)和(4)是顺反异构体。 (1)和(3)或(4),(2)和(3)或(4)是非对映异构体。 (十四)写出CH3CH=CHCH(OH)CH3的四个立体异构体的透视式。指出在这些异构体中哪两组是对映体?哪几组是非对映体?哪两组是顺反异构体? 【参考答案】分子中存在1个双键和1个手性碳。双键存在顺反异构体,手性碳存在对映异构体,二者组合,整个分子存在四个立体异构体:
CCHCH3HCHOHCH3(1)(2)CCH
H3C
HC
OH
H
CH3 CCHHCH3CHOHCH3(3)(4)CCH
H
H3CC
OH
H
CH3
(1)和(2),(3)和(4)是对映异构体; (1)和(3),(2)和(4)是顺反异构体。 (1)和(3)或(4),(2)和(3)或(4)是非对映异构体。 【注】本题要求写出立体异构体的透视式,解答时不要写成Fischer投影式,如:
CH3HHOCHCHCH3(2)CH3
OHHCHCHCH3
(1) (十五)环戊烯与溴进行加成反应,预期将得到什么产物?产品是否有旋光性?是左旋体、右旋体、外消旋体,还是内消旋体? 【参考答案】烯烃加溴是反式亲电加成,产物是等量左旋体与右旋体的混合物,即外消旋体:
Br2
外消旋体
Br
BrBr
Br(50%)(50%)
(十七)用高锰酸钾处理顺-2-丁烯,生成一个熔点为32℃的邻二醇,处理反-2-丁烯,生成熔点为19℃的邻二醇。它们都无旋光性,但19℃的邻二醇可拆分为两个旋光度相等、方向相反的邻二醇。试写出它们的结构式、标出构型以及相应的反应式。 【参考答案】32℃的邻二醇为内消旋体;熔点为19℃的邻二醇为一对对映异构体(组成外消旋体)。 (内消旋体)SR
(m.p. 32℃)
C
C
HCH3
CH3HKMnO4
CH3
OHHOHHCH3
OH
SRSR
(m.p. 19℃)(外消旋体)
C
C
H3CH
CH3HKMnO4
OH
CH3HHOOHHCH3CH3
OHHHHOCH3
(十九)化合物C8H12(A),具有光学活性。(A)在Pt催化下加氢生成C8H18(B),(B)无光学活性。(A)在部分毒化的钯催化剂催化下,小心加氢得到产物C8H14(C),(C)具有光学活性。试写出(A)、(B)和(C)的结构式。(提示:两个基团构造相同但构型不同,属于不同基团。) 【参考答案】本题由于遗漏条件,导致(A)的可能结构式有10种;(B)的可能结构式有3种;(C)的可能结构式有7种。(A)、(B)和(C)一共有10种可能的组合。
(1)(A)(B)(C)CH3CH2CCCHCHCCH3HHCH3CH2CCH2CH3CH2CH2CH3HCH3CH2CCHCHCCH3HHCH
2
反-3-乙基-4-己烯-1-炔 3-乙基己烷 反-3-乙基-1, 4-己二烯 (2)CH3CH2CCCHCHCHCH3HCH3CH2CCHCHCHCH3HCH2(A)(B)(C)CH3CH2CCH2CH
3
CH2CH2CH3
H 顺-3-乙基-4-己烯-1-炔 3-乙基己烷 顺-3-乙基-1, 4-己二烯 (3)CH3CH2CCHCH2CHHCH2CH2CH3CH2CCH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CH2CCCH2CHHCHCH2
4-乙基-1-己烯-5-炔 3-乙基己烷 3-乙基-1, 5-己二烯 (4)CH3CH2CCCHCHCH2H3CCH3CH2CCH2CH3CH3CHCH3HCH3CH2CCHCHCH2H3CCH
2
(A)(B)(C) 2-甲基-3-乙基-1-戊烯-4-炔 2-甲基-3-乙基戊烷 2-甲基-3-乙基-1, 4-戊二烯
(5)CH3CCH2CH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CCCHCCH3CCH3HHCH3CCCHCCH3HHCCH
3
HH
反-4-甲基-2-庚烯-5-炔 4-甲基庚烷 顺, 反-4-甲基-2, 5-庚二烯
(6)CH3CCH2CCHCCH3HHCHCH3CCH2CH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CCH2CHCHCCH3HHCH
2
反-4-甲基-5-庚烯-1-炔 4-甲基庚烷 反-4-甲基-1, 5-庚二烯 (7)CH3CCH2CCHCHCH3HCHCH3CCH2CH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CCH2CHCHCHCH3HCH
2
顺-4-甲基-5-庚烯-1-炔 4-甲基庚烷 顺-4-甲基-1, 5-庚二烯 (8)CH3CCCH2CHHCCH3CH2CH3CCH2CH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CCH2CHCHCHCH3HCH
2
4-甲基-1-庚烯-5-炔 4-甲基庚烷 顺-4-甲基-1, 5-庚二烯 (9)CH3CH2CCHCH2CHHCH2CH2CH3CH2CCH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CH2CCHCH2CHCH2
CH
3-乙基-1-己烯-5-炔 3-乙基己烷 3-乙基-1, 5-己二烯
(10)CH3CH2CCHCHCH2CHCH3HCH3CH2CCH2CH3CH2CH2CH3H(A)(B)(C)CH3CH2CCHCHCH
2
CCH3
3-乙基-1-己烯-4-炔 3-乙基己烷 顺-3-乙基-1, 4-己二烯 序号 A B C 1 反-3-乙基-4-己烯-1-炔 3-乙基己烷 反-3-乙基-1, 4-己二烯
2 顺-3-乙基-4-己烯-1-炔 3-乙基己烷 顺-3-乙基-1, 4-己二烯
3 4-乙基-1-己烯-5-炔 3-乙基己烷 3-乙基-1, 5-己二烯 4 2-甲基-3-乙基-1-戊烯-4-炔 2-甲基-3-乙基戊烷 2-甲基-3-乙基-1, 4-戊二烯 5 反-4-甲基-2-庚烯-5-炔 4-甲基庚烷 顺, 反-4-甲基-2, 5-庚二烯
6 反-4-甲基-5-庚烯-1-炔 4-甲基庚烷 反-4-甲基-1, 5-庚二烯
7 顺-4-甲基-5-庚烯-1-炔 4-甲基庚烷 顺-4-甲基-1, 5-庚二烯
8 4-甲基-1-庚烯-5-炔 4-甲基庚烷 顺-4-甲基-1, 5-庚二烯 9 3-乙基-1-己烯-5-炔 3-乙基己烷 3-乙基-1, 5-己二烯 10 3-乙基-1-己烯-4-炔 3-乙基己烷 顺-3-乙基-1, 4-己二烯 【注】本题在国外教材里的原题(此处翻译成中文,红字部分是教材遗漏的内容):化合物C8H12(A),具有光学活性。(A)在Pt催化下加氢生成C8H18(B),(B)无光学活性。(A)