化学 Wiki
Advertisement

在有机化学中,环己烷是分子式为的含有一个六元环的环烷烃

构象[ | ]

环己烷分子有一个不饱和度,是单环的烷烃,我们一般在书写是为了方便可以用正六边形来表示它的碳架,但是环己烷的稳定构构象并不是正六边形,而是在空间中尽可能排布稳定的椅式构象:

环己烷的稳定构象

在上图中直立的碳氢键被称为a键而平伏着的碳氢键被称为e键,研究表明a键的能量要比e键高一些。在超低温的条件下,用核磁共振的手段可以检测到处于稳定构象时的环己烷分子中a键和e键的存在。稳定构象时的3D模型图:

环己烷稳定构象3D模型

除了稳定构象之外,还有其他的一些非稳定构象,如船式

环己烷的船式构象

在室温下它们之间相互转换的能垒并不高。船式构象不是稳定的,但是一些桥环烷烃只能取这种构象为优势构象,例如

环己烷的船式构象的衍生物

其他还存在一些过渡态的构想,如扭船式和半椅式等等,它们都对应了 Newman 投影式的不同旋转角度。以环己烷中对位的两个碳原子分别作为 Newman 投影式的两个碳原子观察中心,那么得到椅式和船式的环己烷分子的 Newman 投影式为

环己烷的椅式构象和船式构象的 Newman 投影式

衍生物的构象[ | ]

一取代物[ | ]

环己烷上一个氢原子被一个基团取代得到一取代的环己烷,由于e键的能量更低,因此取代集团占e键的位置是优势构象。

二取代物[ | ]

环己烷上两个氢原子被两个基团取代得到一取代的环己烷,ee型(两个都占e键)的能量更低,其次是ae型,最后的aa型相对来说不稳定,在找优势构象的时候要考虑顺反异构。当两个取代基不同且在给定的条件下总是排出ae型时,大的取代基占e键时为优势构象。

二取代环己烷优势构象例子

十氢化萘[ | ]

十氢化萘是两个环己烷共用一个碳碳键得到的二环化合物,它有一组顺反异构体。

十氢化萘的顺反异构

根据共用碳键上两个氢的上下朝向,如果在同侧(或一个占a键一个占e键)则称为顺十氢化萘;如果在异侧(或两个都占a键)则称为反十氢化萘。平面图中一般用实心圆点代表朝向,两个实心圆点表示在同侧即顺十氢化萘,一个实心原点而一个没有表示在异侧即反十氢化萘。

Advertisement