北京市一零一中学高中化学竞赛第16讲 立体化学基础学案

这是一份北京市一零一中学高中化学竞赛第16讲 立体化学基础学案，共11页。学案主要包含了竞赛要求，知识梳理，典型例题，知能训练等内容，欢迎下载使用。
有机立体化学基本概念。构型与构象。顺反异构（trans-、cis-和Z-、E-构型）。手性异构。end-和ex-。D,L构型。
【知识梳理】
从三维空间结构研究分子的立体结构，及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
一、异构体的分类
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
d
c
a
b
c
c
d
c
按结构不同，同分异构现象分为两大类。一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构，称为构造异构。构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构，称为立体异构。立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
二、立体异构
（一）顺反异构
H
H
C =
CH3
CH3
C
顺 – 2 – 丁烯
H
CH3
C =
CH3
H
C
反 – 2 – 丁烯
分子中存在双键或环等限制旋转的因素，使分子中某些原子或基团在空间位置不同，产生顺反异构现象。双键可以是C=C、C=N、N=N。双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个原子所连二基团或原子不同。
H3C
CH2CH3
C =
H
CH(CH3)2
C
如：
顺反异构的构型以前用顺– 和反–
表示。如：
但顺反异构体的两个双键碳原子上没有
两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。 如：
系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较，高序位基在双键同侧的称Z型，反之称E型。如上化合物按此规定应为E型。命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – 戊烯。
所谓“次序规则”，就是把各种取代基按先后次序排列的规则。
（1）原子序数大的优先，如I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞H，未共用电子对为最小；
（2）同位素质量数大的优先，如D＞H；
（3）二个基团中第一个原子相同时，依次比较第二、第三个原子；
（4）重键，如：
分别可看作：
H
H
C =
CH3
C
2
3
1
H
C =
H
CH2CH3
C
42
5
6
7
（5）当取代基的结构完全相同，只是构型不同时，则R＞S，Z＞E。
常见基团排序如下：
–I＞–Br＞–Cl＞–SO2R＞–SOR＞–SR＞–SH＞–F＞RCOO–＞–OR
＞–OH＞–NO2＞NR2＞–NHCOR＞–NHR＞–NH2＞–CCl3＞–COCl＞–COOR
＞–COOH＞RCO–＞–CHO＞–CR2OH＞–CHROH＞–CH2OH＞–C6H5＞
–C≡CH＞–CR3＞–CH=CH2＞–CHR2＞–CH2R＞–CH3＞–D＞–H＞未公用电子对
按次序规则可以对下列化合物进行标记： (2Z，4E) – 庚二烯
CH3
H
CH3V
H
反 –1，4 – 二甲基环乙烷
CH3
CH3
H
H
顺 –1，4 – 二甲基环乙烷
对于环状化合物，由于环的存在阻止了碳碳单键的
自由旋转，所以也有顺反异构体。
（二）对映异构
1、分子的对称性、手性与旋光性
（1）分子的对称因素：对称因素可以是一个点、
一个轴或一个面。
对称面：把分子分成互为实物和镜像关系两半的假想平面，称为对称面。
对称中心：分子中任意原子或原子团与P点连线的延长线上等距离处，仍是相同的原子或原子团时，P点就称为对称中心。
凡具有对称面或对称中心任何一种对称因素的分子，称为对称分子，凡不具有任何对称因素的分子，称为不对称分子。
（2）分子的手性和旋光性
象人的两只手，由于五指的构型不同，左手和右手互为实物和镜像关系，但不能完全重叠，称为手性。
具有手性的分子，称为手性分子或手征性分子。
判断一个化合物是不是手性分子，一般可考查它是否有对称面或对称中心等对称因素。而判断一个化合物是否有旋光性，则要看该化合物是否是手性分子。如果是手性分子，则该化合物一定有旋光性。如果是非手性分子，则没有旋光性。所以化合物分子的手性是产生旋光性的充分和必要的条件。
2、含一个手性碳原子的化合物
（1）对映异构体
当分子中只含一个手性碳原子时，这个分子就一定有手性。如乳酸分子，其第二个碳原子上连有– OH、– COOH、– CH3和– H四个不相同原子或原子团，即含有手性碳原子（一般用C* 表示）故乳酸有手性。其分子模型可表示如下：
像乳酸分子这样存在构造相同，但构型不同，彼此互为实物和镜像关系，相互对映而不能完全重合的现象，叫做对映异构体。（+）– 乳酸和（－）– 乳酸是互为镜像关系的异构体，称对映异构体，简称对映体。因其对映体的旋光性不同，因此又称旋光性异构体或光学异构体。
在实验室合成乳酸时，得到的是等量的左旋体和右旋体混合物，这种由等量的对映体所组成的混合物称为外消旋体。因这两种组分比旋光度相同，旋光方向相反。所以旋光性正好互相抵消不显旋光性。
（2）费歇尔投影式
CH3
COOH
H
HO
CH3
COOH
H
OH
因对映异构属于构型异构，分子的构型最好用分子模型或立体结构式表示，但书写时相当不方便。一般用费歇尔投影式表示。其投影规则如下：一般将分子中含有碳原子的基团放在竖线相连的位置上，把命名时编号最小的碳原子放在上端。然后把这样固定下来的分子模型投
影到纸平面上。这样将手性碳原子投影到纸面上，把分子模型中指向
平面前方的两个原子或原子团投影到横线上，把指向平面后方的两个原子或原子团投影到竖线上，有时手性碳原子可略去不写。例如乳酸
的一对对映体可用下式表示：
由此可见，含一个手性碳原子的分子的费歇尔投影式是一个十字交叉的平面式。它所代表的分子构型是：十字交叉点处是手性碳原子，在纸面上，以竖线和手性碳原子相连的上、下两个原子或原子团位于纸平面的后方，以横线和手性碳原子相连的左右两个基团位于纸平面的前方。但是，由于同一个分子模型摆放位置可以是多种多样，所以投影后得到的费歇尔投影式也有多个。
费歇尔投影式必须遵守下述规律，才能保持构型不变：
= 1 \* GB3 ①投影式中手性碳原子上任何两个原子或原子团的位置，经过两次或偶数次交换后构型不变。
= 2 \* GB3 ②如投影式不离开纸平面旋转180度，则构型不变。
= 3 \* GB3 ③投影式中一个基团不动，其余三个按顺时针或逆时针方向旋转，构型不变。反之，如基团随意变动位置，则构型可能发生变化。
（3）构型的标示方法
CH3
CHO
H
HO
CH3
CHO
H
OH
两种不同的构型的对映异构体，可用分子模型、立体结构式或费歇尔投影式来表示。这些表示法只能一个代表左旋体，一个代表右旋体，不能确定两个构型中哪个是左旋体，哪个是右旋体。因旋光仪只能测定旋光度和旋光方向，不能确定手性碳原子上所连接基团在空间的真实排列情况。下面介绍两种构型的标示方法。
= 1 \* GB3 ① D/L标示法
该法是一种相对构型表示法，是人为规定的。该法选择甘油
醛作为标准，规定（+）– 甘油醛为D构型，其对映体（－）–甘
油醛为L构型。 D – (+) – 甘油醛 L – (－) – 甘油醛
CH2NH2
COOH
H
OH
CH2OH
COOH
H
OH
CH3
COOH
H
OH
然后将其它分子的对映异构体与标准甘油醛
通过各种直接或间接的方式相联系，来确定其构
型，例如下列化合物都是D构型：

D – (－) –甘油酸 D – (+) – 异丝氨酸 D – (－) – 乳酸
D、L构型标示法有一定的局限性，它一般只能标示含一个手性碳原子的构型，由于长期习惯，糖类和氨基酸类化合物，目前仍沿用D、L构型的标示方法。
= 2 \* GB3 ② R/S标示法
R、S构型标示的方法，是1970年由国际纯粹和应用化学联合会建议采用的。它是基于手性碳原子的实际构型进行标示，因此是绝对构型。其方法是：按次序规则，对手性碳原子上连接的四个不同原子或原子团，按优先次序由大到小排列为a → b → c → d，然后将最小的d摆在离观察者最远的位置，最后绕a → b→ c划圆，如果为顺时针方向，则该手性碳原子为R构型；如果为逆时针方向，则该手性碳原子为S构型。
对于费歇尔投影式，直接按照a → b→ c划圆方向标示R、S构型的规律是：当最小的基团在横线上时，如果a → b → c划圆方向是顺时针，为S构型，是逆时针为R构型；当最小基团在竖线上时，如果a → b → c划圆方向是顺时针，为R构型，是逆时针，为S构型。
H
C2H5
CH3
Cl
CH2OH
CHO
H
OH
CH3
COOH
H
OH
R-甘油醛 R-乳酸 S-2-氯丁烷
H-
NH2
HSH2C
COOH
C6H5
COOH
H
H2N
CH3
CH2OH
H
Cl
S-2-氨基苯乙酸 S-2-氨基3-巯基丙酸 R-2-氯-1-丙醇
值得注意的是，D、L构型和R、S构型之间并没有必然的对应关系。例如D – 甘油醛和D – 2 – 溴甘油醛，如用R、S标示法，前者为R构型，后者却为S构型。
此外，化合物的构型和旋光方向也没有内在的联系，例如D – (+) – 甘油醛和D – (－) – 乳酸。因构型和旋光方向是两个不同的概念。构型是表示手性碳原子上四个不同的原子或原子团在空间的排列方式，而旋光方向是指旋光物质使偏振光振动方向旋转的方向。
3、含两个手性碳原子的化合物
（1）含两个不相同手性碳原子的化合物
2，3，4 – 三羟基丁醛，分子中具有两个不相同的手性碳原子。2号位手性碳原子连接的4个原子或基团分别是–OH、–CHO、–CH（OH）CH2OH、–H，而3号位手性碳原子连接的4个原子或基团分别是–OH、–CH（OH）CHO、–CH2OH、–H。这是两个不同的手性碳原子。由于每一个手性碳原子有两种构型，因此该化合物应有4种构型。它们的4个光学异构体的费歇尔投影式表示如下：
OH
H
CHO
CH2OH
H
OH
HO
H
CHO
CH2OH
H
HO
HO
H
CHO
CH2OH
OH
H
H
OH
CHO
CH2OH
H
HO

D-（－）-赤藓糖 L-（+）-赤藓糖 D-（－）-苏阿糖 L-（+）-苏阿糖
（2R，3R）-赤藓糖 （2S，3S）-赤藓糖 （2S，3R）-苏阿糖 （2R，3S）-苏阿糖
由上可知，含一个手性碳原子的化合物，有两个光学异构体；含两个不相同手性碳原子的化合物，有4个光学异构体。依此类推，含有n个不相同手性碳原子化合物的光学异构体的数目应为2 n个，组成对映体的数目则有2 n－1对。
OH
H
COOH
COOH
H
Cl
HO
H
COOH
COOH
H
Cl
HO
H
COOH
COOH
Cl
H
H
OH
COOH
COOH
H
Cl
含两个手性碳原子的光学异构的构型，通常是用R、S构型标示方法，分别表示出手性碳原子的构型。对于费歇尔投影式，可直接按a→b→c划圆方向，标示手性碳原子的R、S构型。例如：


2R，3S 2S，3R 2S，3S 2R，3R
（2）含两个相同手性碳原子的化合物
2，3 – 二羟基丁二酸（洒石酸），因第三碳原子和第二碳原子上连接的4个原子或基团，都是–OH、–COOH、–CH（OH）COOH、–H，，所以洒石酸是含两个相同手性碳原子的化合物。它和含两个不相同手性碳原子的四碳糖不同，只有三种构型。因其中赤型特征的分子，有对称面和对称中心，这两个手性碳原子所连接基团相同，但构型正好相反，因而它们引起的旋光度大小相等，方向相反，恰好在分子内部抵消，所以不显旋光性。
HO
H
COOH
COOH
OH
H
OH
H
COOH
COOH
OH
H
H
OH
COOH
COOH
H
HO


D –（－）– 酒石酸 L –（+）– 酒石酸 mes – 酒石酸
2S，3S 2R，3R 2R，3S
像这种分子中虽有手性碳原子，但因有对称因素而使旋光性在内部抵消，成为不旋光的物质，称为内消旋体。内消旋体和对映体的纯左旋体或右旋体互为非对映体，所以内消旋体和左旋体或右旋体，除旋光性不同外，其它物理性质和化学性质都不相同。
由此可见，分子中有无手性碳原子不是判断分子有无旋光性的绝对依据。分子有旋光性的绝对依据是其具有手性。有些化合物，虽然不含有手性碳原子，但由于它有手性，也可以是光学活性物质。
内消旋体和外消旋体是两个不同的概念。虽然两者都不显旋光性，但前者是纯净化合物，后者是等量对映体的混合物，它可以用化学方法或其它方法分离成纯净的左旋体和右旋体。
（三）构象异构
由于原子或基团绕键轴旋转，引起碳原子上所结合的不同原子或基团的相对位置发生改变而产生若干种不同的空间排列方式，称为构象。描述构象，一般用纽曼投影式表示。它是选取分子中两个相连的原子，通过其连线对分子进行投影所得的。如乙烷的典型构象有：
这两种构象中，交叉式的位能比重叠式低11.7 kJ/ml。
正丁烷分子中，有三个C—C σ 键可以旋转，若选择C2—C3单键旋转，可产生四个极限构象：
四种极限构象的稳定性次序为：全交叉式 ＞ 斜交叉式 ＞ 部分交叉式 ＞ 全重叠式。但它们之间的位能相差不大，常温时可以相互转变，达到动态平衡。
环已烷也存在椅式和船式两种构象。在环已烷的构象中，最稳定的构象是椅式构象，在椅式构象中，所有键角都接近正四面体键角，所有相邻两个碳原子上所连接的氢原子都处于交叉式构象。
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
环已烷的船式构象比椅式构象能量高。因为在船式构象中存在着全重叠式构象，氢原子之间斥力比较大。另外船式构象中船头两个氢原子相距较近，约183 pm，小于它们的范德华半径之和240 pm，所以非键斥力较大，造成船式能量高。
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
在环已烷的椅式构象中，12个碳氢键分为两种情况，一种是6个碳氢键与环已烷分子的对称轴平行，称为直键，简称a键。另一种是6个碳氢键与对称轴成109度的夹角，称为平键，简称e键。环已烷的6个a键中，3个向上3个向下交替排列，6个e键中，3个向上斜伸，3个向下斜伸交替排列。
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
CH3
在环已烷分子中，每个碳原子上都有一个a键和一个e键。两个环已烷椅式构象相互转变时，a键和e键也同时转变，即a键变为e键，e键变为a键。
环已烷的一元取代物有两种可能构象，取代a键或是取代e键，由于取
代a键所引起的非键斥力较大，分子内能较高，所以取代e键比较稳定。甲
基环已烷的优势构象为：
当环已烷分子中有两个或两个以上氢原子被取代时，在进行构象分析时，
还要考虑顺反构型问题。但就能量CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
而言，不论两个取代基相对位置如
何（1，2位、1，3位或1，4位），
取代基连在e键上总是能量最低。
二元取代物有反–1，2–，顺–1，3–和
反1，4– 三种具有稳定构象的顺、反异构体。二甲基环已烷各种异构体的优势构象为：
根据构象分析得知，当环上有不同取代基时，基团最大的取代基连在e键上最稳定，这种构象属于优势构象。对多取代基的环已烷，e键上连的取代基越多越稳定 ，所以e键上取代基最多的构象是它的优势构象。
【典型例题】
例1、指出下列化合物哪些具有旋光性。

分析：分子的手性特征是其具有旋光性的充分和必要条件。此题主要是判断分子是否具有手性。（1）含有一个C*。含有一个C*的化合物一定具有旋光性。（3）尽管不含C*，但每个苯环的邻位上有两个体积较大的基团存在，因而阻碍了连接两个苯环的单键的自由旋转，使整个分子没有对称面和对称中心，故是一个手性分子，具有旋光性。（5）、（6）中两个双键（或两个环）所在平面相互垂直，整个分子没有对称面和对称中心，因此是手性分子，具有旋光性。
解：（1）、（3）、（5）、（6）具有旋光性。
例2、写出下列化合物的立体异构，并指出异构体之间的关系（顺反异构、对映异构、非对映异构）。
（1）1，3 – 二甲基环已烷 （2）1，4 – 二甲基环已烷
（3）3 – 氯 – 1 – 戊烯 （4）4 – 氯 – 2 – 戊烯
分析：先写出顺反异构体，再判断各异构体是否具有手性，有手性的分子存在对映体。
解：（1）因顺式结构中存在对称面，所以分子不具有手性；而反式异构体不存在对称面或对称中心，所以具有手性，故它存在对映异构体，所以共可写出三个立体异构。其中 = 1 \* GB3 ①与 = 2 \* GB3 ② = 3 \* GB3 ③是顺反异构， = 2 \* GB3 ②与 = 3 \* GB3 ③是对映异构。
（2） = 1 \* GB3 ①与 = 2 \* GB3 ②是顺反异构。顺、反异构体都存在对称面，故分子无手性，不存在对映体。
（3） = 1 \* GB3 ①与 = 2 \* GB3 ②是对映异构。
（4） = 1 \* GB3 ①与 = 2 \* GB3 ②、 = 3 \* GB3 ③与 = 4 \* GB3 ④是对映异构； = 1 \* GB3 ①与 = 3 \* GB3 ③、 = 2 \* GB3 ②与 = 4 \* GB3 ④是顺反异构； = 1 \* GB3 ①与 = 4 \* GB3 ④、 = 2 \* GB3 ②与 = 3 \* GB3 ③是非对映异构
2
3
H3C
COOH
HO
COOH
H
H
1
4

例3、确定化合物 的名称。
2
HO
CH3
H
CHCOOH
COOH
分析：该化合物含两个手性碳原子（*C2与*C3），命名时需分别确定C2和
C3的构型，因此可分成两部分考虑。
–OH＞–COOH＞–CHCOOH＞–H

CH3
*C2部分：
优先次序：
H不在下端用 = 2 \* GB3 ②法可确定
CH(OH)COOH
CH3 H
COOH
3
*C2构型为S型。
*C3部分：
–COOOH＞–CHCOOH＞–CH3＞–H
OH
优先次序：
H不在下端，用 = 2 \* GB3 ②将H交换至下端可定出*C3部分为R型。
解：该化合物名称为：（2S，3R）– 2– 羟基 – 3 – 甲基丁二酸。
例4、写出1，2 – 二甲基环乙烯与HBr反应的产物，并标出分子中手性碳原子的构型。
分析：环状烯烃由于环的限制，双键上的两个甲基只能以顺式与之相连，因此这就规定了反应物的构型，因而也就限定了产物。
解：
产物互为对应异构，并组成一组外消旋体。
例5、化合物A，分子式为C8H12，有旋光性，催化加氢后得B，分子式为C8H18，旋光性消失。A在液氨与金属钠的作用下生成C，分子式为C8H14；在Lindlar催化剂作用下氢化，生成D，分子式亦为C8H14。请给出A，B，C，D的结构式及各步反应。
分析：由A和B的分子式及氢化前后旋光性的变化，可推知A分子中必然有*C碳且两个基团的饱和性不同，而碳架相同。因此，A的可能结构有：
但由于A分别在不同情况下部分氢化将得到两种产物的实验事实说明，其结构不可能是A2和A3，因为它们为端炔，部分氢化后无顺、反之区别，因而也不可能出现C和D两种产物。因此，A的可能结构为A1。
解：
例6、如右图所示光学活性化合物的立体化学表述，哪一个是正确的？
= 1 \* GB3 ①1R，3R，4R = 2 \* GB3 ②1R，3R，4S
= 3 \* GB3 ③1R，3S，4R = 4 \* GB3 ④1S，3S，4R
= 5 \* GB3 ⑤1S，3S，4S
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 \* GB3 ⑤是正确的。
例7、1964年Eatn和Cle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）
（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 \* GB3 ③、 = 4 \* GB3 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 \* GB3 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）。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。
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。
4、有一个旋光性的醇C8H12O（Ⅰ），催化加氢后得到不旋光性的醇C8H14O（Ⅱ），试写出（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）1ml视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗 ml 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的叙述中正确的是
A．人体缺乏维生素A时易患夜盲症 B．维生素A是易溶于水的醇
C．侧链上的碳原子都在同一平面上 D．所有碳原子都在同一平面上
8、2001年诺贝尔化学奖被美国的诺尔斯、夏普雷斯和日本的野依良治获得，他们发现了某些手性分子可用作某些化学反应的催化剂，为合成对人类有用的重要化合物开辟了一个全新的研究领域。在有机物分子中，若某个碳原子连接4个不同的原子或基因，则这种碳原子称为“手性碳原子”，如。若同一个碳原子上连着2个碳碳双键（如C＝C＝C）时，极不稳定，不存在。某链烃C7H10的众多同分异构体中：
（1）处于同一平面上的碳原子数最多有 。
A．6个 B．5个 C．7个 D．4个
（2）含有“手性碳原子”，且与足量H2发生加成反应后仍具有“手性碳原子”的有5种。它们的结构简式除以下3种外，还有 、 。
① ②③
（3）含有“手性碳原子”，但与足量H2发生加成反应后，不具有“手性碳原子”的结构简式是 。
9、某化合物A（C5H11Br）有光学活性，A能和NaOH水溶液共热后生成B，B在室温下易被KMnO4氧化，又能和Al2O3共热生成C（C5H10）。C经K2Cr2O7（H＋）作用后生成丙酮和乙酸。
（1）写出A、B、C的可能结构式；
（2）写出除C以外，分子式为C5H10的所有可能异构体（包括立体异构体，不含构象异构体）。
10、据报道，最近有人第一次人工会成了一种有抗癌活性的化合物Depudecin，这种物质是曾从真菌里分离出来的，其结构简式如下：
（1）试写出这种化合物的分子式。
（2）这个分子的结构里有几个不对称碳原子？请在上面给出的结构式里用*把它们标记出来。
（3）如果每一个不对称碳原子都可以出现两个光学异构体的话，这种抗癌分子将会有多少种不同的光学异构体？
11、把下列四个Newman投影式改写成Fischer投影式，并用R，S标记。这四个式子中，哪些是对映体？哪些是非对映体？哪些是同一化合物？
① ② ③ ④
12、将下面的透视式转换成Fischer投影式和Newman投影式。
① ②
13、下列反应的产物不同，为什么？
（1）
（2）
14、一种有旋光性的酯（11.6g），具有通式C6H12O2，与过量的氢氧化钠溶液一起加热水解。水解完成后，碱性反应混合物用乙醚萃取几次，该水溶液没有旋光性。全部乙醚萃取物用无水硫酸镁干燥，过滤乙醚溶液，从溶液中蒸出乙醚并重蒸剩余物，得到沸点为373K的液体7.4g（100％）。
（1）写出该酯的结构式。 (–)–麻黄素
（2）如果在上面所说的方法中，碱性水解后得到的水溶液是有旋光性的，那么具有相同通式C6H12O2的酯可能是什么结构？
（3）写出这两种酯用氢氧化钠溶液碱性水解的化学方程式。
15、麻黄素又称麻黄碱，是我国特产的中药材麻黄中所含的一种生物碱。天然麻黄素是一种左旋体，经我国学者确定，其结构如右：
麻黄素的合成路线为：
C6H6＋CH3CH2COClABCD
（1）用Fischer投影式分别写出化合物A、B、C、D的旋光异构体。
（2）按此路线合成出的产物D是否具有旋光性? 简述理由。
（3）指出化合物D的各种旋光异构体间的关系（对映体、非对映体）。
（4）写出化合物C的各种旋光异构体的最稳定构象（用Newman式表示）。
参考答案：
1、69种 ；5种[将H、F、Cl、Br、I放入四个完全等价的位置，分类讨论：
A4 －1＝4（去掉CH4）；AB3 ＝20；A2B2 ＝10；A2BC ＝30；ABCD ＝5（有光学活性）]
2、和
3、共五个，两对对映体
4、Ⅰ： Ⅱ：
5、环己烷的构象（椅式）可知无论是1,2–二甲基环己烷，1,3–二甲基环己烷还是1,4–二甲基环己烷，均有顺、反式两种不同的结构，其结果如下：
（顺–1,2–二甲基环己烷）、 （反–1,2–二甲基环己烷）； （反–1,3–二甲基环己烷）、 （顺–1,3–二甲基环己烷）； （顺–1,4–二甲基环己烷）、 （反–1,4–二甲基环己烷）。
很明显，反–1,2–顺–1,3–和反–1,4–异构体的构象为a a型，环翻转之后变为e e型，因此是它们各自的稳定构象。
6、
7、（1）32 （2）6ml （3）A、C
8、（1）C
（2） （3）
9、（1）A： B：
C：(CH3)2C＝CHCH3
（2）CH2＝CHCH2CH2CH3 (CH3)2CHCH＝CH2
10、（1）C11H16O4 （2） （3）26 = 64
11、① ② ③ ④
12、① ；②
13、（1）
（2）
14、（1） （2）
（3）
15、（1） A： 无立体异构体
B： C：
D：
（2）合成出的产物D无旋光性。没有不对称因素的加入不可能使
无光学活性的原料转化为有光学活性的产物。
（3）d1 d4，d2 d3为对映体，d1 d2，d1 d3，d2 d4，d3 d4为非对映体；
（4）