环己烷密度(甲基环己烷密度)
“椅式构象”和“船式构象”是有机化学中的术语,最具代表性的分子是环己烷 。这两种构象是环己烷分子的两种不同结构,但根据其结构的能量不同,稳定性也不同 。
【甲基环己烷密度 环己烷密度】环己烷分子中,碳原子为四面体,碳原子之间以单键连接,键角为109.5 。所以分子中的六个碳原子不能形成平面环,只能形成锯齿形环 。在这个环中,有两种排列方式,即椅式构象和船式构象 。在椅子构象中,如果C-2、C-3、C-5和C-6在同一水平面上,那么C-1和C-4分别在该平面的上方和下方,整个分子就像一把椅子,所以称为椅子构象 。它是非平面的,键角为109.5°,因此没有角张力 。
——权威来源:《实用有机化学词典》
图为:环己烷椅子结构
什么是椅子类型?椅子构象环己烷是最稳定的结构,因为它在这个构象中能量最低 。通常,在室温(约25℃)下,所有环己烷分子都以椅子构象存在 。如果在这个温度下,同一化合物中存在不同结构的混合物,大约99%的分子会转化为椅子构象 。考虑到这个分子的对称性,我们可以总结为D3d,所有的碳中心都是等价的 。
图为:环己烷的椅子构象
轴向位置有六个氢原子,另外六个氢原子几乎垂直于对称轴(水平面) 。如果考虑碳原子,每个碳原子含有两个氢原子:一个氢原子“上”,另一个氢原子“下” 。因为C-H键是交错排列的,所以几乎没有扭转应变 。
船的类型是什么?船舶构象是环己烷的一种不稳定结构,因为它的能量很高 。由于两个“船角”氢的相互作用,在这种结构中存在相当大的空应变,同时也存在相当大的扭转应变 。这些张力也导致船形的不稳定性 。这种结构的对称性叫做C2v 。环己烷的四种构象如下图所示:A是椅子型,B是扭曲船形,C是船形,D是半椅子型 。
图:环己烷在不同能量下的构象
同时,船型往往会自发地变化成扭曲的船型,其对称性是D2 。这个结构显示了一个稍微扭曲的船形 。通过快速冷却环己烷,船形构象可以转变为扭曲的船形构象,加热后会转变为椅子构象 。
船形和椅形的区别船形构象和椅形构象的主要区别是椅型能量低,而船形能量高 。正因如此,椅式结构比船型更稳定 。通常,椅子型是环己烷最稳定的构象,在室温下约99%以椅子构象存在 。
此外,椅子构象的对称性为D3d,船构象的对称性为C2v,船型倾向于自发变化为扭船船型 。然而,当加热时,这两种结构倾向于转变成椅子构造结构 。船型和椅式的另一个区别是椅式的扭转应变和抗力低于船型 。简要概括如下: