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烷烃(,烷烃,同系列,碳链异构,构象,卤化反应,氧化反应)
来源:医学全在线 更新:2007/8/31 字体:

(二)构象

  有机物的分子中,以单键(σ键)相连结的两个碳原子,通过沿C-C单键的旋转,可使这两个碳原子上的原子或原子团在空间有不同的排布方式。每一种排布方式,都是有机物分子在空间的一种构象。具有一定构型的分子,仅由于围绕单键旋转,使分子中各原子在空间有不同的排布,称为构象。

  1.乙烷的构象

  乙烷是含有碳碳单键的最简单的化合物。当两个碳原子围绕C-C键旋转时,两个碳原子上的两组原子之间可以相对处于不同的位置,出现无数的空间排布方式,每一种空间排布方式就是一种构象。

  不同的构象可用透视式或纽曼投影式表示。(Ⅰ)和(Ⅱ)是乙烷的两种典型构象。

 

  纽曼投影式中,离观察者较远的碳原子用圆圈表示,它的三个C-H键用圆圈上的实线表示;离观察者较近的碳原子用圆心的点表示,它的三个C-H键则用与圆心相连的三条实线表示。

  (Ⅰ)式中两组氢原子处于交叉的位置,这种构象叫做交叉式。式中两组氢原子彼此相距最远,相互斥力最小,能量最低,因而稳定性最大。这种构象是优势构象。(Ⅱ)式中,两组氢原子两两相对重叠,这种构象叫重叠式。在重叠式构象中,非键合氢原子间距离最近,排斥作用最大,这种构象具有较高的内能,是一种不稳定的构象。在室温时,乙烷分子是交叉式、重叠式以及介于它们两者之间的许多构象的平衡混合物,不易分离。

  2.正丁烷的构象

  正丁烷的构象要比乙烷复杂。当围绕正丁烷的C(2)-C

  (3)键旋转时,可以有全重叠式,邻位交叉式、部分重叠式和对位交叉式等不同的典型构象。它们的透视式和纽曼投影工表示如下;

透视式       纽曼投影式 

  在正丁烷的构象中,对位交叉式的两个甲基相距最远,相互作用最弱,内能最低,是最稳定的现象。邻位交叉式的两个甲基相距较近些,所以稳定性稍差。部分重叠式的甲基和氢原子十分靠近,相互作用大,稳定性较邻位交叉式差。而在全重叠式中,由于两个甲基处于十分靠近的地位,相互作用最大,稳定性最差。因此这几种构象的内能高低次序为:全重叠式>部分重叠式>邻位交叉式>对位交叉式。

  可见,正丁烷在一般情况下,对位交叉式是占优势的构象。

  在链状化合物中,优势构象都是类似于正丁烷对位交叉式的构象。应该注意,分子主要以其优势构象存在,并不意味着其它的构象不存在,而是所占比例较小而已。

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