有机化学第5章构象分析.ppt

环己烷的构象 * * 习题分析 P88-89 习题分析 第5讲 构象分析 同分异构体 构造异构体 碳骨架异构体 位置异构体 官能团异构体 互变异构体 价键异构体 立体异构体 构型异构体 构象异构体 顺反异构 旋光异构 交叉式构象 重叠式构象 同分异构体的分类 碳的核外电子：(2s)2(2px)1(2py)1， 杂化轨道理论(Hybrid orbital theory) sp3 Orbitals and the Structure of Ethane CHAINS CAN BEND （弯曲） compare 直链烷烃的构象（Conformation） 乙烷的构象: (极限能量式) 重叠式结构 交叉式结构 构象——因单键旋转而使分子中原子或基团在空间产生的不同排列形式（异构体）。 构象的表示方式: 透视式 楔形式 纽曼式 透视式 楔形式 纽曼式 Sawhorse wedge-dash Newman projection 氢原子的范德华半径为0.12nm 此距离小于两个氢原子的范德华半径之和（0.24nm），两个氢相互排斥作用最大，因此这种构象的位能最高，稳定性最差。 乙烷各种构象的能量曲线图 扭转角 各种构象的位能与扭转角的大小有关 交叉式构象的位能？ 从交叉式构象通过碳碳单键旋转到另一个交叉式构象，分子必须克服12.1kJ/mol的能量。 C-C单键旋转也不是“自由” 的。在常温下，这个能量完全可以由分子热运动的能量提供。因此，常温下分子可以通过C-C旋转，从一种交叉式构象变为另一种交叉式构象。温度越高，旋转速度越快，如果温度降低，旋转速度也降低。 大部分时间乙烷分子以能量低的交叉式构象存在。 丁烷的构象: I 0o全重叠 II 60o顺交叉式 III 120o部分重叠式 顺叠 顺错 反错 IV 180o反交叉式 V 240o部分重叠式 VI 300o顺交叉式 反叠 反错 顺错 丁烷构象能量曲线图 CHAIR BOAT “sessel” “boot” German: CHEMICAL WHIMSEY 球棍模型 透视式 纽缦投影式 椅式构象 直立键或a键（axial的字首） 平伏键或e键（equatorial的字首） o 2.50 A o 2.49 A o 1.09 A o 1.54 A o normal C-H and C-C bond lengths 2.49 A o SELECTED DIMENSIONS FOR THE CHAIR H H 2.40 A o 1.20 A Van der Waal’s radius of H = 1.20 A distances greater than 2.40 A have no steric interaction All of the hydrogens are more than 2.40 A apart. o o o 两种椅式构象翻转所需的能量为46 kJ/mol，在常温下，分子的热运动就可以提供这一能量。因此，常温下，两种椅式构象可以迅速转换；温度降低，翻转速度降低。当达到-100℃ 时，两种椅式构象再不能互相转换了。 船式构象 小于范德华半径之和0.24nm SELECTED DIMENSIONS FOR THE BOAT 1.84 A 2.27 A 2.27 A o o o Bond lengths are normal. o H H 2.40 A o 1.20 A Van der Waal’s radius of H = 1.20 A distances greater than 2.40 A have no steric interaction A number of pairs of hydrogens are closer than 2.40 A. o o o ENERGY boat chair THE CHAIR CONFORMATION HAS LOWER ENERGY THAN THE BOAT 29 kJ/mol 0 kJ/mol 根据计算，船式比椅式构象能量高