2006年第9期 化学教育 …5 2反应中的反式共平面构象 廖德仲何节玉 (湖南理工学院化学化工系岳用414000 摘要研究总结了口反应中离去基团L和H的“反式共平面构象与产物结构、产物组成、反应 速度之间的对应关系。提出了让学生在参与中学习有机立体化学的新方法，具体的参与方式为“看、 画、做”。 关键词2反应反式共平面构象参与学习 立体化学是有机化学中的基础内容之一，在教学过程中分子结构一般是以平面的形式展示出来，学生很 难从平面结构联想到三维结构，由于立体化学的概念比较抽象，教学中学生的理解比较慢，特别是涉及到化 学反应中的动态立体化学时，初学者接受更加困难，因此立体化学是教学中的难点内容。结合教学实践，作 者在本文中从构象分析的角度出发，研究总结了旦反应中分子构象与产物结构、产物组成、反应速度的关 系，并提出了教学的新方法，实践中收到了较好的效果。 2消除反应是有机化学中的基本反应之一，常见的有卤代烃的脱卤化氢和季铵碱的6fmam消除反 应，离去基团L和H来自相邻的2个碳原子，反应的产物都是烯烃。在2反应中，C-L和C·H键逐渐断 裂，双键逐渐形成，即新键的形成和旧键的断裂是同时进行的。如果C-L键和C,H键处于共平面结构，在 形成过渡态时2个变形的sp杂化轨道可以尽可能多的重叠而降低体系的能量，有利于反应的进行。能演 足这种共平面关系的有“顺式共平面"”结构和“反式共平面”结构川。“顺式共平面”结构为全重叠构象，能量 较高，是不稳定构象，而“反式共平面”结构为全交叉构象，能量较低，是优势构象四（见图1）。因此大多数2 消除反应中CL和C.H键的位置关系是“反式共平面”。正确理解这一点对于解决与之相关的有机立体 化学问题是有帮助的，下面是具体应用的几个实例。 大丫=④m 顺式共平面结构 全重叠构象 反式共平面结构全交又构象 图1顺式和反式共平面结构及构象 1判断产物的结构 2溴3甲基戊烷的4种异构体在碱的作用下发生消除反应，分别生成Z式和E式子甲基2-戊烯，应用 构象分析的方法可以清楚地判断产物的Z乙、E结构（或顺、反结构）。消除时要求C·Br键和C.H键处在 “反式共平面”的位置，对于每一种异构体，它们的这种构象都是惟一的，因而消除反应所得产物的结构也是 惟一的，(2R,3R)2溴子甲基戊烷及其对映体消除Br得到（子甲基2戊烯，(2R,3S)2溴子甲基戊 烷及其对映体消除Br得到(-子甲基戊烯 03调2著资报 图深3发 y女÷- 083单客2汉 4-2009 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net E2 反应中的反式共平面构象 廖德仲 何节玉 (湖南理工学院化学化工系 岳阳 414000) 摘要 研究总结了 E2 反应中离去基团L 和 H的“反式共平面”构象与产物结构、产物组成、反应 速度之间的对应关系。提出了让学生在参与中学习有机立体化学的新方法 ,具体的参与方式为“看、 画、做”。 关键词 E2 反应 反式共平面构象 参与学习 立体化学是有机化学中的基础内容之一 ,在教学过程中分子结构一般是以平面的形式展示出来 ,学生很 难从平面结构联想到三维结构 ,由于立体化学的概念比较抽象 ,教学中学生的理解比较慢 ,特别是涉及到化 学反应中的动态立体化学时 ,初学者接受更加困难 ,因此立体化学是教学中的难点内容。结合教学实践 ,作 者在本文中从构象分析的角度出发 ,研究总结了 E2 反应中分子构象与产物结构、产物组成、反应速度的关 系 ,并提出了教学的新方法 ,实践中收到了较好的效果。 E2 消除反应是有机化学中的基本反应之一 ,常见的有卤代烃的脱卤化氢和季铵碱的 Hofmann 消除反 应 ,离去基团L 和 H来自相邻的 2 个碳原子 ,反应的产物都是烯烃。在 E2 反应中 ,C - L 和 C - H 键逐渐断 裂 ,双键逐渐形成 ,即新键的形成和旧键的断裂是同时进行的。如果 C - L 键和 C - H键处于共平面结构 ,在 形成过渡态时 ,2 个变形的 sp 3杂化轨道可以尽可能多的重叠而降低体系的能量 ,有利于反应的进行。能满 足这种共平面关系的有“顺式共平面”结构和“反式共平面”结构[1 ] 。“顺式共平面”结构为全重叠构象 ,能量 较高 ,是不稳定构象 ,而“反式共平面”结构为全交叉构象 ,能量较低 ,是优势构象[2 ] (见图 1) 。因此大多数 E2 消除反应中 C - L 和 C - H键的位置关系是“反式共平面”。正确理解这一点对于解决与之相关的有机立体 化学问题是有帮助的 ,下面是具体应用的几个实例。 顺式共平面结构 全重叠构象 反式共平面结构 全交叉构象 图 1 顺式和反式共平面结构及构象 1 判断产物的结构 22溴232甲基戊烷的 4 种异构体在碱的作用下发生消除反应 ,分别生成 Z 式和 E 式 32甲基222戊烯 ,应用 构象分析的方法可以清楚地判断产物的 Z、E 结构 (或顺、反结构) 。消除时要求 C - Br 键和 C - H 键处在 “反式共平面”的位置 ,对于每一种异构体 ,它们的这种构象都是惟一的 ,因而消除反应所得产物的结构也是 惟一的 , (2 R ,3 R)2 22溴232甲基戊烷及其对映体消除 HBr 得到( E)232甲基222戊烯 ,(2 R ,3 S)2 22溴232甲基戊 烷及其对映体消除 HBr 得到( Z)232甲基222戊烯[3 ] : 2006 年第 9 期 化 学 教 育 ·5 ·