环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象.doc

链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的;而环状化合物的构象至少涉及到两个C—C σ键和其键角的转动和变化,有时还涉及到键长和键角的变化,比较复杂,常称环的翻转。一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环,只能是平面构象,即它的构型。尽管只有一种构象,但这个环极不稳定,主要因为:1、所有C-H键都是重叠构象,扭转张力大。2、C原子是不等性杂化或弯曲键,有“角张力”存在。二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象:动画演示: 平面式构象:象环丙烷一样,不稳定,存在扭转张力和“角张力”。蝶式构象:能缓解扭转张力和角张力,呈蝶式构象。通过平面式构象,由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象,处于动态平衡。蝶式是优势构象。也有扭转能力和角张力存在。三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。两者处于平衡。因为平面构象能量较大,一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。 E相对=19kJ/mol信封式 半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。 Baeyer1885年提出张力学说,认为环状化合物是平面构型 Sachse1889年质疑张力学说只适合小环,提出环已烷有船式、椅式两种构象。 Hassel1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象,∠CCC=°,气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。 Barton1950年发展了构象理论,以甾族化合物为对象提出构象分析,把构象分析明确地引入有机化学中。 Hassel和Barton获1969年Nobel化学奖1、°键角,)椅式构象:C1、C2、C4、C5在一个平面上,C6和C3分别在平面的下面和平面的上面,很象椅脚和椅背,故称“椅式”。2)船式构象:C1、C2、C4、C5在一个平面上,C3和C6在平面上面。形状象只船,C3和C6相当船头和船尾,故称“船式”。环已烷的椅式和船式构象在椅式构象中,从透视式和纽曼式中可以看到:相邻的两个碳上的C—H都是交叉式构象,,(正常非键合氢之间的距离)。°。无各种张力,是优势构象,%环己烷的椅式构象在船式构象中,船底上四个C中C1和C2,C4和C5是重叠构象,有扭转张力,船头上两个伸向船内的氢(旗杆键上氢),小于正常非键合氢原子间距离(>),有非键张力,它的能量比椅式高30kJmol-1。。1)扭船式构象:将船式构象的碳扭转约30°,变成扭船式:环己烷的扭船式构象与船式相比:旗杆键的氢非键张力减少;比船式构象的能量低7kJmol-12)半椅式构象把椅脚的碳C6向上提,与C1、C2、C4、C5成一个平面,变成半椅式构象。环已烷半椅式构象与椅式构象相比:C2、C1、C6、C5、C4有扭转张力。有角张力。比椅式能量高46kJmol-,要经过两个半椅式,两个扭船式和一船式等构型:,六个碳原子分别在两个平行的平面中。C1、C3、C5在上面的平面中,C2、C4、C6在下面的平面中。环己烷环有一个三重对称轴,垂直于两平面。1)直立键:每个碳上有一根