分子构象

来自中文百科专业版
跳转至: 导航搜索
图1
图2

  分子构象汉语拼音:Fen zi gou xiang;英语:molecular conformation),分子因单键旋转改变了其原子基团在空间的相对位置而呈现的不同立体形象。对构象的深入研究,促进了人们对许多复杂分子的物理、化学行为的理解。

  构象可以使用纽曼投影式表示。一个分子即使只沿某一个单键旋转,也可以有无数个构象,但一般只考虑某些有代表性的构象。例如丁烷分子,当沿C2—C3之间的单键旋转时,由于连接在C2和C3上的各原子和各基团相互间的作用 ,能产生如下页有代表性的构象。各式中两个甲基的夹角为 j 。根据国际纯粹与应用化学联合会命名法,j 在30°以内的构象用sp表示,式a为j=0°和j=360°的特例,称为全重叠构象;j在±60°以内的用sc表示,b、f为j =60°的特例 ,称为邻位交叉构象;j在±120°以内用ac表示,c、e为j=120°的特例,称为部分重叠构象;j在±180°以内用ap表示,d是j =180°的特例,称为对位交叉构象。其中最稳定的为式d,在室温下70%以上的分子均以此构象存在。而式a则极少存在。温度越低,处于稳定构象的分子比例越大 。分子的任一构象的寿命均极短暂,它们之间的能叠很小,常温下不能分离。

  除环丙烷外,环烷烃的成环原子均不在同一平面内,为避免相邻原子的重叠式构象存在,整个环系将倾向于取各构象中更为稳定的形式存在。环己烷有椅式、船式和扭船式等构象:(图2)

  其中船式构象由于1、2、4、5四个碳原子处在同一平面,并两两成全重叠式,船头和船尾3、6碳上两个氢原子距离过近,位能最高。扭船式能量较其为低。而椅式构象由于所有的六个碳原子均两两成邻位交叉,能量最低,最为稳定。