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环己烷的构象(是什么,分类,常见问题)

Release Time:2021-07-07

环己烷的构象是什么?
环己烷具有非极性结构,几乎没有环应变。它可以具有的最重要的构象包括链构象和船构象。椅子构造比船构造更稳定。通过 CC 键的轻微旋转,船形构象有时比通常更稳定,称为斜船形构象。然而,椅子构象是最稳定的环己烷形式。环己烷的构象可以指环己烷分子所呈现的许多 3 维形状,而不会破坏其中化学键的完整性。
环己烷是天然来源化合物中出现最广泛的环。它的流行,无疑是其稳定性的结果,使其成为最重要的环烷烃。环己烷分子的键角偏差比环戊烷大,应该比环戊烷更紧张,反应性更小。但实际上它比环戊烷更小,更稳定。为了避免应变,环己烷并不像预期的那样作为平面分子存在。它以非平面的褶皱环形式存在,键角接近四面体键角。环己烷的两个这样的褶皱环称为船形和椅子构象。

环己烷的构象分类
正六边形包含 120°的内角。然而,属于环己烷环的碳-碳键具有四面体对称性,与键角对应于109.5°。这就是为什么环己烷环倾向于采用几种扭曲构象的原因(因此键角更接近四面体角(109.5°)并且总应变能降低)。环己烷常见构象的例子包括船形、扭曲船形、椅子形和半椅形构象,它们是根据环己烷分子在其中呈现的形状命名的。下面说明了这四种环己烷构象以及对其稳定性的一些见解。

可以注意到,环己烷分子具有在上面列出的构象之间切换的能力,并且只有椅子和扭船构象可以分离成它们各自的纯形式。由于这些构象中的氢-氢相互作用,键长和键角与其标称值略有不同。环己烷的椅子构象比船形的能量低。然而,环己烷的相当不稳定的船形会经历快速变形以产生扭曲船形,这是与总能量相对应的局部最小值。属于与平均平面垂直的碳氢键的氢原子称为轴向氢,而属于平行于平均平面的碳氢键的氢原子称为赤道氢。这些键也分别称为轴向键和赤道键。

环己烷构象的常见问题
1.环己烷的哪种构象是手性的?
无角应变的环己烷构象:椅子构象是非手性的,因为它有一个对称中心,因为船构象是非手性的,因为它有一个对称平面。扭船构象是手性的,因为没有对称元素。
2.环己烷最稳定的构象是什么?
椅子形式是环己烷最稳定的构象。CCC 键与 109.5°非常相似,因此它们几乎没有角压力。它也是一种完全交错的构造,因此没有扭转应力。
3.环己烷的哪种构象最不稳定?
船构象最不稳定,强度最高,在两个赤道氢之间的碳 1 和碳 4 上具有空间位阻,并且具有扭转应力,因为在纽曼投影中每个键几乎完全省略了其他键。
4.非对映异构体是否具有光学活性?
光学操作是线性偏振光旋转偏振轴的能力。只有在手征物质中——那些缺乏镜像对称性的物质——才能观察到这种效应。当然,由于每种非对映异构体都缺乏镜像对称性,因此它们都具有光学活性。
5.哪个构象更稳定轴向或赤道?
由于轴向键彼此平行,当轴向而非赤道驱动时,大于氢的取代基通常会遭受更大的空间拥挤。因此,取代的环己烷将优先遵循其中较大取代基呈现赤道取向的构象。

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