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構(gòu)象的定義
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在有機化合物分子中,由C—C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子或基團(tuán)在空間排列的無數(shù)特定的形象稱為構(gòu)象。指一個分子中,不改變共價鍵結(jié)構(gòu),僅單鍵周圍的原子放置所產(chǎn)生的空間排布。不同的構(gòu)象之間可以相互轉(zhuǎn)變,在各種構(gòu)象形式中,勢能最低、最穩(wěn)定的構(gòu)象是優(yōu)勢構(gòu)象。一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時,不要求共價鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象改變不會改變分子的光學(xué)活性。 [1]
構(gòu)象異構(gòu)體
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種由C—C單鍵繞σ鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的叫構(gòu)象異構(gòu),所形成的異構(gòu)體稱為構(gòu)象異構(gòu)體.旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體或構(gòu)象異構(gòu)體。
當(dāng)C—C單鍵旋轉(zhuǎn)時,可以有無數(shù)個構(gòu)象異構(gòu)體,極限構(gòu)象有順疊、順錯、反錯和反疊等。在順疊構(gòu)象中,兩個碳上連接的氯原子和氯原子之間相距最近,產(chǎn)生強排斥作用,內(nèi)能最高,屬該分子最不穩(wěn)定的構(gòu)象;在反疊構(gòu)象中,氯原子和氯原子之間相距最遠(yuǎn),相互間排斥力最小,內(nèi)能最低,是該分子最穩(wěn)定的構(gòu)象。順錯構(gòu)象和反錯構(gòu)象的穩(wěn)定性介于這兩種構(gòu)象之間,它們的穩(wěn)定性次序為:反疊>順錯>反錯>順疊。
構(gòu)象
分子的各種構(gòu)象異構(gòu)體并不是平均分布的,在室溫下總是以其最穩(wěn)定的構(gòu)象為主要的存在形式即為優(yōu)勢構(gòu)象,如果偏離優(yōu)勢構(gòu)象就會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)張力。相鄰碳原子上較優(yōu)基團(tuán)(或原子)之間的角度稱扭轉(zhuǎn)角(torsion angle,又稱兩面角)。各種構(gòu)象異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化,必須克服由扭轉(zhuǎn)張力產(chǎn)生的能,一般在12~20kJ·mol-1之間。在室溫下分子碰撞可產(chǎn)生84kJ·mol-1能量,所以,難以在室溫下分離這些構(gòu)象異構(gòu)體。 [2-3]
同分異構(gòu)體
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線性烷烴構(gòu)象
線性烷烴構(gòu)象(linear alkane conformation),擁有交錯式(staggered)、重疊式(eclipsed)與間扭式(gauche)。乙烷是最簡單的含有C-C單鍵的化合物,如果乙烷分子中的一個碳原子不動,另一個碳原子圍繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)時,則一個碳原子上的三個氫原子相對另一個碳原子上的三個氫,可以有無數(shù)種排列方式,其中,重疊式和交叉式是經(jīng)典的構(gòu)象。 [1] |
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