有机化学结构与命名

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1、1主讲人：尹桂南京大学化学化工学院2013年07月03-13日有机化学结构与命名部分sp3杂化轨道电子云分布示意图2021/7/103sp2杂化示意图乙烯中键的形成2021/7/1062021/7/107乙炔的结构PzPysp杂化，直线型结构苯分子中六个碳原子都以sp2杂化相互成键键和键键可以绕键的对称轴旋转，其键不会发生断裂，旋转时所需的能量很少，故烷烃的构象丰富多彩。构象异构由于围绕单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的排列形式，即是构象异构。单键旋转后可以产生无数个构象异构体，但有几种极端的构象乙烷的重叠式、交叉式；丁烷的对位交叉式、部分重叠式、邻位交叉式、全重叠式

2、；环己烷的船式和椅式；简单环己烷的稳定构象。构象：指有一定构造的分子通过单键的旋转，形成各原子或原子团的空间排布。乙烷的构象透视式：纽曼式：构象与能量关系示意图正丁烷的构象正丁烷正丁烷的构象，把C1和C4作甲基，然后C2-C3键旋转，其构象的纽曼式φ=0º,360ºφ=60°φ=120°φ=180°φ=240°φ=300°全重叠式顺交叉式部分重叠式反交叉式部分重叠式顺交叉式ABCDEF正丁烷的构象与能量关系示意图环己烷的构象∏键的特点1）π键没有轴对称，因此以双键相连的两个原子之间不能再以C-Cσ键为轴自由旋转，如果吸收一定的能量，克服p轨道的结合力，才能围绕碳碳σ键旋转，结果使

3、π键破坏。2）π键由两个p轨道侧面重叠而成，重叠程度比一般σ键小，键能小，容易断裂发生化学反应。3）π键电子云不是集中在两个原子核之间，而是分布在上下两侧，原子核对π电子的束缚力较小，因此π电子有较大的流动性，在外界试剂电场的诱导下，电子云易变形，导致π键被破坏而发生化学反应。顺反异构2021/7/10213、对映异构构造相同，构型不同并且互呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构。对映异构体最显著的特点是对平面偏振光的旋光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异构或光学异构。物质的旋光平面偏振光光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动

4、。平面偏振光——只在一个平面上振动。旋光物质物质将振动平面旋转了一定角度，我们把具有此种性质的物质称为旋光性物质或光学活性物质。比旋光度（[α]tD）----在钠光源下，每毫升含有1g待测物质的溶液，置于1dm长的样品管中，在温度为t下测得的旋光度数值。旋光性与对映异构现象法国化学家路易·巴斯德（L·Pasteur）发现酒石酸钠铵有两种不同的晶体.左旋和右旋酒石酸钠铵的晶体外型不对称，它们之间的关系相当于左手与右手或物体与镜象。荷兰化学家范特荷夫和法国化学家勒比尔分别提出了碳原子的正四面体学说，碳原子处在四面体的中心，四个价指向四面体的四个顶点，如果碳原子所连接的四个一价基团互不

5、相同，这四个基团在碳原子周围就有两种不同的排列方式，代表两种不同的四面体空间构型，它们像左右手一样互为镜象，非常相似但不能叠合。两种不同的四面体构型乳酸分子的两种构型通常把与四个互不相同的原子或基团相连接的碳原子叫不对称碳原子。手性与对称因素物质与其镜象的关系，与人的左手、右手一样，非常相似，但不能叠合，因此我们把物质的这种特性称为手性。手性是物质具有对映异构现象和旋光性的必要条件，也即是本质原因。物质的分子具有手性，就必定有对映异构现象，就具有旋光性；反之，物质分子如果不具有手性，就能与其镜象叠合，就不具有对映异构现象，也不表现出旋光性。手性与分子的对称性密切相关，一个分子具有

6、手性，实际上是缺少某些对称因素所致。2021/7/1034判断A和B的光学活性2021/7/1035判断C-E的光学活性构型的R.S命名首先按次序规则排列出与手性碳原子相连的四个原子或原子团的顺序，如：a＞b＞c＞d，观察者从排在最后的原子或原子团d的对面看，如果a→b→c按顺时针方向排列，其构型用R表示。如果a→b→c按反时针方向排列，则构型用S表示。R.S分别为拉丁文Rectus与Sinister的字首，意为“右”与“左”。这种判断R或S构型的方法可比喻为观察者对着汽车方向盘的连杆进行观察，排在最后的d在方向盘的连杆上，a、b、c三个原子或原子团则在圆盘上。*次序规则：a.原

7、子按原子序数的大小排列，同位数按原子量大小次序排列I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,Hb.对原子团来说，首先比较第一个原子的原子序数，如相同时则再比较第二、第三，以此类推。c.如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个单键看待，认为连有两个或三个相同原子。在系统命名法中，取代基的排列顺序、顺反构型的确定、手性化合物的绝对构型都根据这个次序规则双键化合物的Z/E命名法单脂环化合物的顺反(cis/trans)命名法旋光化合物（含1个、2个手性碳化合物）的R/S标记及其命名COO