构象反转

科技工作者之家 2020-11-17

即构象翻转,由C-C单键的旋转而导致。

构象(conformation),有机化学的一个重要概念。最简单的构象分析建立在乙烷分子上。最重要的构象分析则是建立在环己烷上的构象分析。由C-C单键绕σ键旋转而产生的叫构象异构,所形成的异构体称为构象异构体.旋转而产生的异构体称为旋转异构体或构象异构体。

当C-C单键旋转时,可以有无数个构象异构体,极限构象有顺叠、顺错、反错和反叠等。

环己烷构象翻转环己烷构象(cyclohexane conformation),可分椅式(chair)、船式(boat)、扭船式以及半椅式。

若环己烷分子中碳原子在同一平面上时,其C-C键角为120度,存在较大的角张力。实际上分子自动折曲而形成非平面的构象,在一系列构象的动态平衡中,椅式构象(chair con form ation)和船式构象(boat con form ation)是两种典型的构象。在常温下,由于分子的热运动可使船式和椅式两种构象互相转变,因此不能拆分环己烷的船式或府式中的某一种构象异构体。1

构象异构体当C-C单键旋转时,可以有无数个构象异构体,极限构象有顺叠、顺错、反错和反叠等。在顺叠构象中,两个碳上连接的氯原子和氯原子之间相距最近,产生强排斥作用,内能最高,属该分子最不稳定的构象;在反叠构象中,氯原子和氯原子之间相距最远,相互间排斥力最小,内能最低,是该分子最稳定的构象。顺错构象和反错构象的稳定性介于这两种构象之间,它们的稳定性次序为:反叠>顺错>反错>顺叠。

分子的各种构象异构体并不是平均分布的,在室温下总是以其最稳定的构象为主要的存在形式即为优势构象,如果偏离优势构象就会产生扭转张力。相邻碳原子上较优基团(或原子)之间的角度称扭转角(torsion angle,又称两面角)。各种构象异构体之间相互转化,必须克服由扭转张力产生的能,一般在12~20kJ·mol-1之间。在室温下分子碰撞可产生84kJ·mol-1能量,所以,难以在室温下分离这些构象异构体。1

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学

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