烷烴環(huán)烷烴的構(gòu)象課件

碳原子軌道的sp3雜化σ鍵的形成及其特性

每個sp3雜化軌道含1/4s成分和3/4psp3雜化軌道形狀碳原子的sp3雜化軌道鍵角為109.5°

原子軌道沿鍵軸相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道稱為σ軌道。σ軌道構(gòu)成的共價鍵稱為σ鍵。σ鍵的特性:

成鍵原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn);鍵能較大，可極化性較小。例如：甲烷分子中有四個C－Hσ鍵。相類似，乙烷分子中有六個C－Hσ鍵和一個C－Cσ鍵。甲烷乙烷σ鍵的形成及其特性立體異構(gòu)體：

由原子或基團在空間的排列（或連接）方式不同所產(chǎn)生的異構(gòu)體（包括構(gòu)型異構(gòu)體和構(gòu)象異構(gòu)體）

立體異構(gòu)體、構(gòu)型異構(gòu)體與構(gòu)象異構(gòu)體分子結(jié)構(gòu)包括：構(gòu)造，構(gòu)型，構(gòu)象構(gòu)型異構(gòu)體不可轉(zhuǎn)換理論上可分離構(gòu)象異構(gòu)體可通過單鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換一般無法分離

描述立體結(jié)構(gòu)的幾種方式傘形式鋸架式Newman投影式立體異構(gòu)體：

由原子或基團在空間的排列（或連接）方式不同所產(chǎn)生的異構(gòu)體（包括構(gòu)型異構(gòu)體和構(gòu)象異構(gòu)體）

立體異構(gòu)體、構(gòu)型異構(gòu)體與構(gòu)象異構(gòu)體分子結(jié)構(gòu)包括：構(gòu)造，構(gòu)型，構(gòu)象構(gòu)型異構(gòu)體不可轉(zhuǎn)換理論上可分離構(gòu)象異構(gòu)體可通過單鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換一般無法分離鍵電子云排斥，vonderwaals排斥力，內(nèi)能較高（最不穩(wěn)定）乙烷的構(gòu)象交叉式構(gòu)象扭曲式構(gòu)象重疊式構(gòu)象原子間距離最遠內(nèi)能較低（最穩(wěn)定）（有無數(shù)個）小于兩個H的vonderwaals半徑（1.2?）之和，有排斥力丁烷的構(gòu)象對位交叉式（交疊式）部分重疊式（反錯式）鄰位交叉式（順錯式）全重疊式（順疊式）甲基間距離最遠(最穩(wěn)定)較不穩(wěn)定較穩(wěn)定甲基間距離最近（最不穩(wěn)定）鄰位交叉式（順錯式）

丁烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢能關(guān)系圖環(huán)烷烴的性質(zhì)每個CH2的燃燒(KJ/mol)

每個CH2的燃燒熱(KJ/mol)小環(huán)C3C4環(huán)丙烷697.1環(huán)丁烷686.1中環(huán)C8C11環(huán)辛烷663.8環(huán)壬烷664.6環(huán)癸烷663.6普通環(huán)C5C7環(huán)戊烷664.0環(huán)己烷658.6環(huán)庚烷662.4大環(huán)C12環(huán)十四烷

658.6環(huán)十五烷659.0對比：開鏈烷烴每個CH2的燃燒熱：658.6KJ/mol環(huán)烷烴的燃燒熱數(shù)據(jù)環(huán)的大小與穩(wěn)定性穩(wěn)定性小環(huán)普通環(huán)中環(huán)>>環(huán)丁烷的構(gòu)象若為平面型分子穩(wěn)定構(gòu)象角張力扭轉(zhuǎn)張力角張力稍增加,扭轉(zhuǎn)張力明顯減小90o重疊式構(gòu)象扭曲式構(gòu)象88o

環(huán)己烷分子中無張力；而七到十二個碳原子組成的環(huán)烷烴，環(huán)內(nèi)氫原子間的扭轉(zhuǎn)張力使它們的穩(wěn)定性略有下降。當環(huán)進一步增大時,穩(wěn)定性與環(huán)己烷相似。如環(huán)二十二烷就是無張力環(huán)：環(huán)二十二烷環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)及構(gòu)象如果環(huán)己烷的6個碳原子在同一平面上:

將有角張力

將有扭轉(zhuǎn)張力偏離109.5oC-H重疊環(huán)己烷是不是平面型分子？

椅式構(gòu)象H~H之間距離均大于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40?）2.50?2.49?2.49?交叉式

船式構(gòu)象2.27?2.27?1.84?有幾組H~H之間距離均小于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40?），有排斥力（非鍵張力）重疊式（有扭轉(zhuǎn)張力）旗桿鍵HHHHHHHHHHHH123456C3-C2C5-C6HHHHHHHH165423各種環(huán)己烷構(gòu)象的勢能圖環(huán)己烷椅式構(gòu)象的畫法相間的兩根鍵相互平行（畫Z

字形）六個碳原子交替分布在兩個平面上每個碳均有一根C-H鍵在垂直方向，上平面的向上畫，下平面的向下畫其它C-H鍵分別向左（左邊的三個）或向右（右邊的三個），且上下交替兩種類型C-H鍵a鍵(axialbond)豎鍵,直鍵,直立鍵e鍵(equatorialbond)橫鍵,平鍵,平伏鍵椅式構(gòu)象中C-H鍵的順反關(guān)相鄰碳上的a鍵和e鍵為順式兩個相鄰的a鍵（或e鍵）為反式a鍵和e鍵的相互轉(zhuǎn)換翻轉(zhuǎn)后,原來的a鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閑鍵,而e鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閍鍵

2.10.2一取代環(huán)己烷的構(gòu)象一取代環(huán)己烷的取代基在e鍵上的構(gòu)象占優(yōu)勢。取代環(huán)己烷的取代基在e鍵上的構(gòu)象