高等有機化學(xué)第二章立體化學(xué)

第二章立體化學(xué)分子結(jié)構(gòu)(Structure)分子構(gòu)造(Constitution)分子式相同，原子的成鍵順序不同。分子骨架異構(gòu)互變異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團位置異構(gòu)分子構(gòu)型(Configuration)對映異構(gòu)非對映異構(gòu)分子構(gòu)造相同，原子或原子團在空間的排列不同。順反異構(gòu)非對映異構(gòu)分子構(gòu)象(Conformation)分子構(gòu)型相同，由于單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，原子或原子團在空間的排列不同。abcdefghijC6H10O一、物質(zhì)的旋光性與手性

1、旋光性

旋光性是物質(zhì)分子旋轉(zhuǎn)偏振光平面的能力。旋光度的符號和大小都與測量條件有關(guān)，包含溫度、溶劑和射入樣品中的入射光的波長，文獻中通常用比旋光度來表示。第一節(jié)光學(xué)活性與手性旋光儀示意圖平面偏振光普通光能使偏振光向右旋轉(zhuǎn)的，稱為右旋體，用(+)表示；能使偏振光向左旋轉(zhuǎn)的，稱為左旋體，用(-)表示。這種使偏振光平面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)稱為物質(zhì)的旋光性。

旋光度α與盛液管的長度、溶液的濃度、光源的波長、測定時的溫度、所用的溶劑的關(guān)系。偏振光旋轉(zhuǎn)的角度α稱為旋光度。:旋光儀的旋光度ρB:質(zhì)量濃度(g/ml)

l:盛液管的長度t:測定時的溫度λ:光源的波長規(guī)定1ml含1g旋光物質(zhì)濃度的溶液放在1dm長的旋光管中測得的旋光度為該物質(zhì)的比旋光度。公式如下：[]20D鈉光，589nm一個旋光性的分子一定是手性的，反之亦然。但在一些測量條件下，有些手征分子的旋光性可能非常小，以至無法與零相區(qū)別。在這種情況下，可以在另一個波長上測定，得出較大的旋光度。2、手性（chirality）

手性是用來描述一種物體和它的鏡象不能重疊的性質(zhì)時運用的一個概念，又稱手征性。具有手性的分子稱手性分子。

二、對稱性與分子結(jié)構(gòu)1、對稱要素對稱軸(Cn)：

分子圍繞通過分子中心、并且垂直于分子所在平面的直線旋轉(zhuǎn)一定的角度后，同原來的分子重合，此直線為一般對稱軸。C3C4C5C6分子旋轉(zhuǎn)的角度為360°n時，稱n重對稱軸(Cn)。即當(dāng)分子旋轉(zhuǎn)360°時，已經(jīng)重復(fù)了n次圍繞對稱軸的旋轉(zhuǎn)操作。

。對稱面對稱面對稱面(σ):1.所有的原子共同處于的平面2.通過分子中心，且將分子平均分成互成實物與鏡象關(guān)系的兩部分的平面對稱中心(i)：若分子中有一點“i”，其中任何一個原子或基團向i連線在其延長線的相等距離處都能找到相同原子或基團，則i是該分子的對稱中心。i交替對稱軸(Sn):圍繞某軸旋轉(zhuǎn)360o/n，n=2,3,4…，然后對垂直于該軸的平面作反射，若得到與原化合物相同的分子，相應(yīng)的軸成為n重交替對稱軸。反射重合垂直于對稱軸的鏡面S4對稱分子：具有σ、i分子。不對稱分子：不含有任何對稱要素的分子。手性分子一定不含有σ，i2、對稱要素與分子的對稱性非對稱分子：僅具有Cn的分子。[α]27D=+42.9°[α]27D=-42.9°非對稱分子不對稱分子手性分子對映體旋光活性三、旋光化合物的分類

1、含碳原子手性中心的化合物：連在sp3碳上的取代基按四面體方式取向，當(dāng)具有四個不相同的取代基時，分子是手性的，我們把這個碳原子稱為手性中心。如2-丁醇。不是手性的分子叫做非手征的。2、含雜原子手性中心的化合物：如含硫、氮、磷手性中心，四價或三價角錐體翻轉(zhuǎn)所需要的活化能較高，能將對映異構(gòu)體分離。3、不含手性中心的手性分子分子中沒有手性中心端位上連接的基團處于垂直平面旋轉(zhuǎn)受阻4、取代的金剛烷螺旋產(chǎn)生的手性六螺烯四、立體構(gòu)型表示方式及構(gòu)型標(biāo)記2、把排列次序最小的d放在距觀察者最遠(yuǎn)的地方，其余三個基團放在離觀察者較近的平面上。R－S構(gòu)型標(biāo)記法IUPAC

根據(jù)手性碳原子上四個不同原子或基團在次序規(guī)則中排列的次序來表示手性碳原子的構(gòu)型。1、Cabcd：將手性碳原子相連的四個原子或基團按優(yōu)先次序排列：a>b>c>d3、觀察其它三個基的排列順序：abc如果由大到小是順時針排列的，是R型；反時針排列的，是S型。練習(xí)：判斷下列物質(zhì)的關(guān)系（對映體或同一物）？RSSa和b：對映體a和c：b和c：對映體相同物質(zhì)SRC(O,O,H)C(O,H,H)transcis軸手性化合物的構(gòu)型標(biāo)記abbaaba順時針,R型；逆時針,S型。RS[α]5D=+52°[α]5D=-52°1、含有一個手性中心的對映異構(gòu)五、光學(xué)異構(gòu)手性中心－C原子：同位素[α]25=-0.56手性中心－N原子：兩種對映體因快速翻轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致消旋。手性中心－其它雜原子：[α]27D=+92.4°[α]D=+16.8°2、含兩個（或多個）手性中心的立體異構(gòu)(2R,3R)(2S,3S)(2R,3S)(2S,3R)Fischer投影式：氧化態(tài)高的基團在上端。D-赤蘚糖L-赤蘚糖L-蘇阿糖D-蘇阿糖赤型(ery-)相同基團在同側(cè)蘇型(threo-)相同基團在反側(cè)2-苯基-3-溴丁烷赤型蘇型3、非對映異構(gòu)不是物體與其鏡象的關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象。非對映異構(gòu)體的性質(zhì)非對映異構(gòu)體在化學(xué)和物理性質(zhì)上是有差異性的。它們具有不同的熔點、沸點、折射率、溶解特性、偶極矩、比旋光度等等。內(nèi)消旋體(meso)立體異構(gòu)體的數(shù)目含1個*C2個對映體含2個*C2對對映體，4個光學(xué)異構(gòu)體含3個*C4對對映體，8個光學(xué)異構(gòu)體含n個*C2n個光學(xué)異構(gòu)體（n為不同手性碳原子的數(shù)目）4、環(huán)狀化合物的光學(xué)異構(gòu)反式異構(gòu)體對映體對順式異構(gòu)體對映體對非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體內(nèi)消旋體mp:130°反式(+)異構(gòu)體mp:175°反式(-)異構(gòu)體mp:175°對映體內(nèi)消旋體反式異構(gòu)體對映體第二節(jié)外消旋體的拆分拆分是把一個外消旋混合物分離成其具光學(xué)活性的組分的過程。用一個旋光性試劑（拆分劑）來處理對映異構(gòu)體混合物，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍τ钞悩?gòu)體混合物，然后利用非對映異構(gòu)體的沸點、溶解度等性質(zhì)的差異，通過蒸餾或重結(jié)晶而使其分離，一、常用的拆分方法：晶體機械分離法形成和分離非對映立體異構(gòu)體微生物或酶作用拆分法色譜分離法等等1、晶體機械分離法原理:某些外消旋混合物中的（＋）－和（－）－對映體自發(fā)地形成可分辨的宏觀晶體，那么在放大鏡的幫助下借助鑷子之類的工具來分離。適用范圍：外消旋混合物，且兩對映體晶體的區(qū)別可被看出來。優(yōu)缺點：直接；過于繁瑣，不能應(yīng)用于外消旋化合物為無定形固體的情況。2、接種結(jié)晶拆分法：原理：在外消旋混合物飽和溶液中，用兩對映體之一的晶體或其他旋光性化合物晶體小心接種并適當(dāng)冷卻，則其中一種對映體的晶體便會結(jié)晶析出適用范圍：外消旋混合物優(yōu)點：將該法與重結(jié)晶等其他方法合用可獲得較好的分離效果例：DL－氯霉素的母體氨基醇的拆分10gDL－氨基醇和1gD－氨基醇溶解于100ml80oC水中，冷卻至20oC后析出D－氨基醇1.9g，然后，將母液再加熱至80oC，并加少量水讓體積保持100ml，再溶解2gDL－氨基醇于其中，冷卻至20oC，析出L-氨基醇2.1g，分批連續(xù)地溶解DL－氨基醇，可交替地分離出D－氨基醇和L－氨基醇。3、形成和分離非對映立體異構(gòu)體的拆分原理：當(dāng)對映體的酸或堿（＋）－A和（－）－A分別和旋光性的堿或酸（－）－B作用后，形成非對映體的兩種鹽：（＋）－A（－）－B（－）－A（－）－B由于兩種非對映體的鹽的溶解呈現(xiàn)出頗為明顯的差別，于是可以重結(jié)晶的方法來分離，然后將得到的晶體分解從而得到所需的物質(zhì)適用范圍：含有可利用官能團的消旋體**拆分劑所必須具備的幾個條件a.拆分劑和被拆分的物質(zhì)必須容易發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物又容易被分解成原來的組分b.所形成的非對映立體異構(gòu)體，至少二者之一必須能形成好的晶體，并且兩個非對映異構(gòu)體在溶解度上有可觀的差別。c.拆分劑應(yīng)盡量達(dá)到旋光純態(tài)d.拆分劑必須是廉價的或容易制備的，或在拆分完成之后，能夠容易地和接近于定量地回收*實例分析：2-苯基-3-甲基丁酸的拆分R-酸S-酸R-胺4、動力學(xué)拆分用來描述利用與旋光性試劑的選擇性反應(yīng)進行對映異構(gòu)體分離的一個術(shù)語。它依靠對映異構(gòu)體與手性試劑反應(yīng)時速度的差別。一種手性分子與另一種手性分子反應(yīng)的過渡態(tài)能量，對于每一種對映異構(gòu)體來說都可以是不同的。如果一個外消旋混合物(R-分子+S-分子)與一個旋光性試劑（R-試劑）反應(yīng)，那么兩個過渡態(tài)（R-分子…R試劑和S-分子…R試劑）彼此具有非對映異構(gòu)的關(guān)系。

微生物或酶作用下的拆分例：豬腎?；窱，它可催化所有普通氨基酸的N-乙?；苌锏牟粚ΨQ水解;豬腎酰化酶II，催化天門冬氨酸的N-乙酰化衍生物的不對稱水解。動力學(xué)拆分的一類這些酶的缺點之一是很不穩(wěn)定，在使用時要制備新鮮的制劑才能起作用。原理:利用酶是專一性的手性催化劑來使其中一個對映體分解從而只剩消另一個異構(gòu)體達(dá)到分離的目的。例：（N－乙酰－DL－丙氨酸）

豬腎?；窱

（在母液中，用離子交換法分離提純）1.乙酸乙酯提取2.酸水解5、色譜分離法的拆分高壓液相拆分法：吸附劑：用手性的化合物，如淀粉、纖維素、環(huán)糊精等。手性吸附劑與一個被拆分的外消旋體中的（＋）－分子和（－）－分子分別形成兩種吸附物：a）存在穩(wěn)定性差別；b）具有非對映立體異構(gòu)關(guān)系；c）滿足其中之一被吸附得比較牢固，而另一個比較松弛。因此，在洗脫過程中，后者比較容易通過吸附柱先被洗脫，于是可以達(dá)到拆分外消旋體的目的。紙色譜拆分法：纖維素具有手性的結(jié)構(gòu)，因此紙色譜分離法也可以被用于外消旋體的拆分。氣相色譜拆分法：基本原理與液相色譜拆分法基本相同，不同之處：氣相色譜法：流動相為氣體（氫氣、氦氣等）作為攜帶體，進行氣化的被拆分物的擴散和洗脫；液相色譜法：流動相為液體（各種溶劑）。第三節(jié)動態(tài)立體化學(xué)一、立體專一反應(yīng)和立體選擇反應(yīng)1、立體專一性反應(yīng)凡互為立體異構(gòu)體的反應(yīng)物在相同的條件下生成不同的立體異構(gòu)產(chǎn)物的反應(yīng)叫立體專一性反應(yīng)。在這些立體專一過程中，起始物是一對立體異構(gòu)體，產(chǎn)物彼此也是立體異構(gòu)體。每個反應(yīng)進行時，只得到單一一種立體異構(gòu)體，而不混雜有另一種立體異構(gòu)體。立體專一的反式消除反應(yīng)（2S，3R）內(nèi)消旋體立體專一的環(huán)氧化反應(yīng)立體專一的SN2親核取代反應(yīng)2、立體選擇性反應(yīng)如果某一立體異構(gòu)體作用物能同時生成幾種立體異構(gòu)體產(chǎn)物，其中一種的量超過其它立體異構(gòu)體，這種反應(yīng)稱為立體選擇性反應(yīng)。消除反應(yīng)的選擇性服從扎依采夫規(guī)則，立體選擇性歸因于在形成過渡態(tài)時，位阻應(yīng)盡量較小。氫化反應(yīng)的立體選擇性歸因于產(chǎn)物的穩(wěn)定性。親核加成反應(yīng)的立體選擇性歸因于-位的不對稱誘導(dǎo)。構(gòu)型保留：手性原子的空間排列在反應(yīng)物和產(chǎn)物中是相同的。包括通過幾次構(gòu)型翻轉(zhuǎn)而得構(gòu)型保留產(chǎn)物的情況。構(gòu)型翻轉(zhuǎn)：手性原子的空間排列在反應(yīng)物和產(chǎn)物中是對映異構(gòu)的關(guān)系。親核取代反應(yīng)外消旋化作用經(jīng)由平面的中間體中間體能以兩邊相等的幾率被俘獲外消旋化反應(yīng)也可以通過角錐體的翻轉(zhuǎn)作用和圍繞碳-碳單鍵旋轉(zhuǎn)的過程而發(fā)生。二、潛手性關(guān)系1、潛手性分子所發(fā)生的過程涉及到C（1）上的兩個質(zhì)子，則結(jié)果得到立體化學(xué)上不同的狀態(tài)。1，3-丙二醇的C（1）是潛手性中心。2、潛手性面

乙醛羰基有兩個面呈現(xiàn)在進攻試劑面前，這兩個面彼此具有鏡象關(guān)系。如果從某一個面方向看過去，取代基按遞降序位的排列順序是順時針的，那么這個面就是re，如果是反時針的，那就是si。一個非手性試劑與一個具有潛手性面的分子反應(yīng)時，將產(chǎn)生等量的對映異構(gòu)體，得到無旋光性的產(chǎn)物。用一個手性試劑在潛手征面之間加以辨認(rèn)是可能的，結(jié)果能產(chǎn)生旋光性的產(chǎn)物。由于作用物、試劑、催化劑、偏振光等因素產(chǎn)生不對稱反應(yīng)環(huán)境，使反應(yīng)生成不等量的對映異構(gòu)體產(chǎn)物的反應(yīng)叫不對稱合成反應(yīng)。第四節(jié)不對稱合成（手性合成）不對稱合成的程度可用對映體過量百分?jǐn)?shù)（%e.e.）和光學(xué)純度百分率（%O.P.）表示所有的立體專一性反應(yīng)和立體選擇性反應(yīng)均為不對稱合成反應(yīng)。%.e.e．是指一種對映體超過另一種對映體的百分?jǐn)?shù)%O.P.為實測產(chǎn)物比旋光度與光學(xué)純對映體的比旋光度之比光學(xué)純(R)-苯基乳酸[α]D20=-36.6o，實測合成產(chǎn)物[α]D20=-6.6o%e.e.=（59-41）/（59+41）100%=18%光學(xué)純的左或右旋體：

%e.e.=100%%O.P.=100%外消旋體:

%e.e.=0%%O.P.=0%若旋光度與對映體的組成成正比時，對映體過量百分?jǐn)?shù)（%e.e.）和光學(xué)純度百分率（%O.P.）相等。非對映體過量百分?jǐn)?shù)（%d.e.）：%d.e.=([SS]-[SR])/[SS]+[SR]100%手性技術(shù)的發(fā)展階段：（1）手性源的不對稱反應(yīng)；（2）手性助劑的不對稱反應(yīng)；（3）手性試劑的不對稱反應(yīng)；（4）不對稱催化反應(yīng)。不對稱接力催化

AsymmetricRelayCatalysis（ARC）

Yu,J.;Shi,F.;Gong,L.-Z.Acc.Chem.Res.

2011,44,1156-1171.Chen,X.-H.;Yu,J.;Gong,L.-Z.Chem.Commun.

2010,6437-6448Han,Z.-Y.;Wang,C.;Gong,L.-Z.InScienceofSynthesis,AsymmetricOrganocatalysis;List,B.,Maruoka,K.,Eds.;GeorgThieme

Verlag:Stuttgart,2011,section2.3.6.概況不對稱有機催化的烷基化反應(yīng)

AlkylationofEnamide

ReactionMechanismGuo,Q.-X.;Gong,L.-Z.etalOrg.Lett.2009,11,4620-4623有機小分子與金屬聯(lián)合催化MetalcatalysisC-CactivationC-XbondactivationInactivatedC-CC=CactivationC-HbondactivationetcOrganocatalysisEnamine(enolizable

aldehydesorKetones)Iminium(unsaturatedaldehydesandketoneswithactivenucleophiles)Bronstedacids(Iminesorcarbonylswithactivenucleophiles)Nucleophiliccatalysts(Carbenes,phosphinesetc,aldehydesandactivatedC-Cdoublebonds)Phasetransfercatalysts(acidicnucleophileswithactiveC-XorC=XandactivatedC-CunsaturatedbondsThecombinationwillprovidemoreopportunitiestocreatenewchemistry!金屬/有機雙催化體系MetalandOrganocatalystsOperatesSequentially(RelayCatalysis)Relaycatalysisenablesnewenantioselectivetransformationsthateithermetalororganocatalystisunabletoaffordalone.Han,Z.-Y.;Wang,C.;Gong,L.-Z.InScienceofSynthesis,AsymmetricOrganocatalysis;List,B.,Maruoka,K.,Eds.;GeorgThiemeVerlag:Stuttgart,2011,section2.3.6.AsymmetricRelayCatalysis(ARC)withGold/B*-H分子內(nèi)氫氨化/不對稱氫化反應(yīng)Han,Z.-Y.;Xiao,H.;Chen,X.-H.;Gong,L.-Z.J.Am.Chem.Soc.2009,131,9182-9183Forintermolecularreaction:Liu,X.-Y.;Che,C.-M.Org.Lett.2009,11,4204-4207漢斯酯季碳的構(gòu)建氮雜內(nèi)酯加成反應(yīng)誘導(dǎo)的炔醇的環(huán)合金催化劑的篩選、氮雜內(nèi)酯的擴展EntryAr(2)Au(I)Yield(%)dree(%)12a(Ph3P)AuMe9567/3363(36)22b(Ph3P)AuMe9368/3269(30)32c(Ph3P)AuMe6067/3350(35)42d(Ph3P)AuMe9172/2868(26)52e(Ph3P)AuMe8880/2091(37)62eL1AuMe9181/1990(34)72eL2AuMe9480/2091(30)82eL3AuMe9180/2092(35)92e(Ph3P)AuNTf29563/3716(45)102e(Ph3P)AuOBz9378/2289(34)112eL3AuMe9684/1695(33)a122eL3AuMe9985/1595(31)a,b烯炔：潛在的1,3-二烯體用于Diels-Alder反應(yīng)

Strategyforcatalyticgenerationof1,3-silyloxydienes不對稱接力催化氫化硅氧化/Diels-Alder反應(yīng)Relaycatalyticcascadeintramolecular

hydrosiloxylation/asymmetricDiels-AlderReaction分子內(nèi)氫化硅氧化反應(yīng)：金催化劑的篩選entryAu(I)time(h)solventconv.(%)b2a/3a1Ph3PAuOTf5CH2Cl2>99<1:992Ph3PAuNTf25CH2Cl2>99<1:993Ph3PAuMe/4a5CH2Cl23350:50c455CH2Cl2>9985:15558PhCH3>99>95:5658PhF>99>95:5aUnlessindicatedotherwise,thereactionof1a(0.05mmol)wascarriedoutinpresenceofagoldcatalyst(6mol%)atroomtemperature.

bTheconversionofthereactionandtheratioof2a/3aweredeterminedby1H-NMR.c6mol%of4awasused.不對稱接力催化氫化硅氧化/Diels-Alder反應(yīng):

手性布朗斯特酸的篩選ImprovetheEnantioselectivity底物拓展Han,Z.-Y.;Chen,D.-F.;Wang,Y.-Y.;Guo,R.;Wang,P.-S.;Wang,C.;Gong,

L.-Z.J.Am.Chem.Soc.2012,134,6532-6535不對稱接力催化Friedl?nder

縮合/氫化反應(yīng)Friedl?nderCondensationP.Friedl?nder,Berichte,1882,15,2572ReactionDesignoftheCascadeFriedl?nderCondensation/

TransferHydrogenation

FirstcombinationofPA*andLewisAcid:

J.Lv,X.Li,L.Zhong,S.Luo,J.P.Cheng,

Org.Lett.

2010,12,1096;J.Lv,L.Zhang,Y.Zhou,Z.Nie,S.Luo,J.P.Cheng,Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,6610.Directconversion、StepEconomicalSynthesis漢斯酯OptimizationofReaction

Conditions

5ArLA3Yield

(%)dree

(%)5a9-Anthracenylnone3a3510/1905a9-AnthracenylMg(OTf)23a8312/190noneMg(OTf)23a----------a5bPhMg(OTf)23a993.5/17(6)5cSiPh3Mg(OTf)23a7016/1885d2-NaphthylMg(OTf)23a973.2/122(5)5e1-NaphthylMg(OTf)23a686.5/151(18)5f2,4,6-(i-Pr)3C6H2Mg(OTf)23a527/186(45)5a9-AnthracenylMg(OTf)23b76>20/1945a9-AnthracenylMg(OTf)23c517/1805a9-AnthracenylZn(OTf)23b49>20/1895a9-AnthracenylYb(OTf)33b64>20/1905a9-AnthracenylMg(ClO4)23b61>20/1945a9-AnthracenylFeCl33b3718/1925a9-AnthracenylNaAuClO43b1713/1935a9-AnthracenylSc(OTf)33b3017/190aOnlyquinoline(41%yield)wasisolated

Forreductionofmulti-substitutedquinoline:a)Rueping,Metal,Adv.Synth.Catal.

2008,350,1001;b)Du,D.M.etal

,Angew.Chem.Int.Ed.

2008,47,759

適用范圍的拓展：

2-Aminobenzaldehydesandβ-KetoEsters

適用范圍的拓展：

拓展到2-AminoPhenylKetones

?構(gòu)象：是立體異構(gòu)中的一個重要結(jié)構(gòu)層次，是在構(gòu)造、構(gòu)型確定的基礎(chǔ)上因為單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中的原子或原子團在空間的排列。?構(gòu)象分析：對與構(gòu)象相關(guān)的“能量－含量”關(guān)系的確定，以及與化學(xué)和物理性質(zhì)的關(guān)系的研究等，被統(tǒng)稱為構(gòu)象分析。第五節(jié)構(gòu)象與構(gòu)象分析例：1,2-二溴-1,2-二苯乙烷PhCHBrCHBrPh內(nèi)消旋體一對外消旋體實驗事實：在碘化鉀-丙酮溶液中脫溴反應(yīng)時（E2），內(nèi)消旋體比外消旋體快100倍。試用構(gòu)象分析進行解釋。一、開鏈飽和體系的構(gòu)象?1、乙烷的構(gòu)象

在乙烷分子中，碳?xì)洇益I的旋轉(zhuǎn)不會引起分子幾何形狀的任何改變，因而與分子幾何形狀密切相關(guān)的能量也不會發(fā)生變化。但是，碳碳σ鍵的旋轉(zhuǎn)將會引起分子幾何形狀的改變，這種幾何形狀的改變則將伴隨著能量的變化。顯然，在σ鍵旋轉(zhuǎn)引起的分子幾何形狀的改變但不改變分子的構(gòu)型的前提下，構(gòu)象中的能量變化的本質(zhì)必然是由非鍵相互作用而引起的。重疊式構(gòu)象（順疊式）交叉式構(gòu)象（反疊式）乙烷的兩種極限構(gòu)象1212重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象紐曼（Newman）投影式：乙烷不同構(gòu)象的能量曲線圖交叉式構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊式構(gòu)象最不穩(wěn)定。2、正丁烷的構(gòu)象對位交叉式（反疊式）部分重疊式（反錯式）鄰位交叉式（順錯式）全重疊式（順疊式）將C1和C4看成甲基取代基，考察正丁烷沿C2和C3之間的σ鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)所形成的構(gòu)象。正丁烷不同構(gòu)象的能量曲線圖室溫時反疊式占70%，順錯式占30%反疊式順疊式順錯式反錯式

烷烴分子在晶態(tài)時呈鋸齒形。這是由于在這種形態(tài)中，分子中每一個原子的構(gòu)象都是呈反疊式的。此時的分子能量最低。3、其它開鏈體系的構(gòu)象化合物旋轉(zhuǎn)能障（kJ/mol）烷烴CH3—CH312.6CH3—CH2CH314.2CH3—CH(CH3)216.3CH3—C(CH3)319.7鄰位交叉效應(yīng)：

若只從范德華排斥作用考慮，對位交叉式構(gòu)象應(yīng)占優(yōu)勢，但某些分子卻是鄰位交叉式構(gòu)象占優(yōu)勢。將這種有利于形成鄰位交叉式優(yōu)勢構(gòu)象為優(yōu)勢構(gòu)象的效應(yīng)稱為鄰位交叉效應(yīng)。已經(jīng)證實乙二醇的優(yōu)勢構(gòu)象為鄰位交叉式，這顯然是由分子內(nèi)氫鍵引起的。二、環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象１、環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)狀分子的張力包括扭轉(zhuǎn)張力、偏離正常鍵角產(chǎn)生的角張力、和偏離正常鍵長產(chǎn)生的鍵張力。在環(huán)己烷所有的可能的構(gòu)象中，

椅式構(gòu)象：是環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象，能同時滿足正常的鍵長和鍵角，又能使非極性基團盡可能相互遠(yuǎn)離的構(gòu)象；

船式構(gòu)象：是一種不穩(wěn)定的極端構(gòu)象。雖能滿足正常的正四面體鍵角，但非極性基團間嚴(yán)重重疊。

環(huán)己烷的六個成環(huán)碳原子不共平面，環(huán)內(nèi)各個鍵角均為109.5°，是無張力環(huán)。椅型船型環(huán)己烷的椅型和船型構(gòu)象：

環(huán)己烷中的碳?xì)滏I可分為兩種類型，每個碳原子上有一個a鍵和一個e鍵，在環(huán)中上下交替排列。a鍵：直立鍵(豎鍵)e鍵：平伏鍵(橫鍵)平伏鍵和直立鍵

椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象可以互相轉(zhuǎn)變。船型環(huán)己烷比椅型能量高30kJ·mol-1，常溫下平衡體系主要以穩(wěn)定的椅型構(gòu)象存在。椅式之間可以通過碳碳鍵的旋轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)化，將這種轉(zhuǎn)化稱為構(gòu)象翻轉(zhuǎn)。112233445566構(gòu)象翻轉(zhuǎn)一取代環(huán)己烷的取代基在e鍵上的構(gòu)象穩(wěn)定，占優(yōu)勢。取代基越大，這種優(yōu)勢越明顯。R=CH3時，95%處于e鍵；R=(CH3)3C時，99.9%處于e鍵2、一取代環(huán)己烷的構(gòu)象構(gòu)象能：取代基處于ａ鍵上和ｅ鍵上的能量差。一些取代基的構(gòu)象能ΔGo/kJmol-1。構(gòu)象能構(gòu)象能構(gòu)象能CH37.1OCOCH32.5NHCOCH36.4CF38.8NH38.0OCH32.5N(CH3)28.8i-C3H79.0OC2H53.8N(CH3)310.1t-C4H923.1CO2H5.73、二取代環(huán)己烷的構(gòu)象情況復(fù)雜若兩個取代基不在同一個碳原子上，二取代環(huán)己烷的立體異構(gòu)體不僅涉及到構(gòu)象，還涉及到構(gòu)造和構(gòu)型。也就是說，在構(gòu)造確定的基礎(chǔ)上才能談?wù)摌?gòu)型，在構(gòu)型確定的基礎(chǔ)上才能談?wù)摌?gòu)象。討論較為復(fù)雜分子的立體化學(xué)或構(gòu)象問題的步驟：先討論和確定分子的構(gòu)造；其次討論和確定分子的構(gòu)型；最后討論和確定分子的構(gòu)象。例如，二甲基環(huán)己烷：1,2-二甲基環(huán)己烷、1,3-二甲基環(huán)己烷，還有1,4-二甲基環(huán)己烷互為構(gòu)造異構(gòu)體；順-1,4-二甲基環(huán)己烷和反-1,4-二甲基環(huán)己烷互為構(gòu)型異構(gòu)體。對二取代和多取代環(huán)己烷衍生物來說，若沒有其它因素的參與，取代基盡可能處在ｅ鍵上，尤其對烷基是這樣。但是還要強調(diào)，對其它非烷基取代基，具體情況要具體分析。反-1,4-二甲基環(huán)己烷但是，反-1,3-二叔丁基環(huán)己烷，若采取椅式構(gòu)象，勢必有一個叔丁基要處在ａ鍵上，這樣的構(gòu)象存在著很強的1,3-直立鍵相互排斥作用。為了緩解這種排斥作用造成的能量升高，通過環(huán)上