当前课程知识点:有机化学 > 第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃 > 2.3 环烷烃——2.3.3 环烷烃的构象 > 2.3.3.3 取代环己烷的构象
取代环己烷它可能是取代基
在a键上这种构象
或者是取代基在e键上这种构象
这两种构象都会共同存在
单取代环己烷的取代基
可以在a键这个方向上
也可以在e键这个方向上
研究发现当取代基在a键的方向上
它的含量只有5%
而绝大多数取代基是在e键的方向
为什么主要的取代的方向
它的最稳定构象是在e键这个方向上呢
我们可以分析一下它的特点
我们看一看 如果取代基在a键上
我们前面已经说过了
对于椅式结构中间
1位碳和3位碳之间
这两根键之间距离是250pm
氢原子的范氏半径是120pm
甲基的范氏半径是200pm
200加120是320
那么250pm显然是小于
两者范氏半径之和
也就是说如果甲基在a键上的话
它和三位上的氢之间
会有一个范氏张力
所以之间是有范氏张力
而如果是处在e键上就没有这个范氏张力
这是它的第一个原因
也就是说它们之间 如果在a键上
具有一个1,3-二直立键的相互作用
那么第二个原因是我们可以比较一下
处在不同键上的时候
它的扭转张力情况
如果是在a键上我们可以画出纽曼投影式
这个时候取代基和大基团
也就是五号碳和二号碳之间距离比较近
但是如果是它处在e键上
那么这个取代基和大基团
二号碳和五号碳之间距离比较远
那么也就是说从扭转张力角度来说
处在e键上它所产生的扭转力
也是比较小的
那么从这两点可以充分地说明
如果一取代的时候
取代基处在e键上比较稳定
也就是一般来讲取代基倾向于处在e键
那么在这个基础上
我们可以做进一步推论
在满足顺反构型关系的前提下
我们让尽量多的取代基处在e键
那么这个时候是一个比较稳定的构象
那么如果这个环上有不同的取代基
那么这个时候在满足
顺反构型的关系的前提下
一般来说你尽量让大的基团处在e键
这个时候是比较稳定的
我们可以看几个例子
我们通过二取代环己烷构象来分析一下
它的结构到底哪些稳定哪些不稳定
我们先看一下在一位上
两个取代基的环己烷
如果两个都是甲基相同基团取代
那么它可以是处在这种的构象的环己烷
那么它是处于一个a键 一个e键
它也可以发生构象变化
变成另外一种构象的环己烷
那么如果是变成另外一种构象的环己烷
原来的a键就变成了e键
原来的e键就变成a键
那么它是一个e键 一个a键
这两种情况的能量是一样的
所以1,1-二取代的环己烷
它可以以这种形式构象存在
也可以以另外一种构象存在
它们之间的比例是各占50%
所以中间我们用一个
等长的双向箭头来表示
也就是说对于1,1-二甲基取代的环己烷
它是用等量的这两种构象的结构组成的
我们再看一下顺式1,2-二取代的环己烷
1,2-二取代的环己烷
它可以是以这种环己烷形式
椅式的结构存在
那么如果一位上的甲基是处在a键上
为了保证他们两者是处在顺式的构型
那么2位应该是处在e键上
这是它的一个构象
那么经过构象翻转
翻转成另外一种环己烷形式的时候
一位上这个甲基从a键就变成了e键
二位上从e键就变成了a键
那么左边这个构象是一a 一e
右边这个构象是一e一a
所以他们两者是没有差别的
也就是说顺式的1,2-二甲基取代的环己烷
它可以是以50%以这种构象存在
而50%是以另外一种构象存在
它之间还是一个双向的等号
那么我们再看一下如果是反式的
二甲基取代的环己烷
那么它又是个什么情况呢
我们还是照样可以画出来
如果是以其中的一种环己烷的构象
一种椅式构象 如果在一位上的这个甲基
一位上的甲基是处在a键上
那么二位上就应该处在同样一个a键
因为这样子才能保证它是一个反式的构型
那么它通过一个环的翻转
它可以得到另外一个环己烷构象
那么这个环己烷是两个e键
也就是说它如果采取左边的构象
是两个a键的情况
如果采取右边的构象是两个e键的情况
显然 两个e键情况是稳定性更强的
所以它的构象是一个不平等的分布
以两个e键为主的构象是占绝大多数
而以两个a键为主的构象是少数
所以我们在中间画箭头是这么一个
偏向于右边箭头
也就是说反式的1,2-二甲基取代的环己烷
它主要是以这种构象的形式
以两个e键为主要构象形式
而两个a键的构象形式是很少量的
同样我们可以分析
对于1,3-二取代反式二取代的
一个二甲基取代的环己烷
它可以以一个a键 一个e键的形式存在
也可以以这种一个e键 一个a键形式存在
他们两者的量是相同的
所以是一个双向的一个箭头
而如果是顺式的1,3-二取代
它可以是以两个a键的形式
也可以是以两个e键的形式
那么显然两个e键它的稳定性更强
所以它的含量是为主的
而1,4-顺式二取代
它也可以是以一个a 一个e
或者是一个e键 一个a键
那么它含量是完全相同的 各占50%
而如果是反式的1,4-二取代
它可以是以两个a键的形式
也可以以两个e键的形式
可以通过环己烷环的一个翻转
从两个a键转化成两个e键
那么两个e键的是更稳定的
那么也就是说我们通过这个分析
我们知道不同取代的环己烷
它最稳定的构象是什么样的
好的 我们可以把前面的分析进一步推广
如果我们是两个不同的取代基
来取代环己烷
那么这个时候我们通常是
在满足空间构型的前提下
令尽量多的取代基处在e键
那么如果不行的话
我们可以优先让大基团处在e键
那么谁是大基团
一般来说体积比较大的是大基团
所以我们尽量让叔丁基
像苯基这些大基团处在e键
而像氟 像氰基这些小基团
可以如果需要的话 可以处在a键
请大家注意
这个顺序有时候会因为二取代的时候
可能会有误差
好 那么请大家做一个练习
我们来画出一个甲基取代
以及一个叔丁基取代的时候
它的最稳定构象是什么样的
大家可以做一个练习
好 那么这就是取代环己烷的构象
谢谢大家
-1.1 概论
--1.1.1 引言
-1.2 有机化学基本知识
-第一章 绪论--1.2 有机化学基本知识
-1.3 有机化合物命名的基本原则
-第一章 绪论--1.3 有机化合物命名的基本原则
-1.4 酸碱理论
-第一章 绪论--第一章章节测试题
-2.1 引言
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.1 引言
-2.2 烷烃——2.2.1 烷烃的构象
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.2 烷烃——2.2.1 烷烃的构象
-2.2 烷烃——2.2.2 烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.2 烷烃——2.2.2 烷烃的反应
-2.3 环烷烃——2.3.1 引言
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.1 引言
-2.3 环烷烃——2.3.2 环烷烃的命名
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.2 环烷烃的命名
-2.3 环烷烃——2.3.3 环烷烃的构象
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.3 环烷烃的构象
-2.3 环烷烃——2.3.4 环烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.4 环烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--HW-第二章章节测试题
-3.1 不饱和烃的概述
-3.2. 烯烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.2. 烯烃的化学反应
-3.3 炔烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.3 炔烃的化学反应
-3.4 二烯烃——3.4.1 二烯烃的结构
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.4 二烯烃——3.4.1 二烯烃的结构
-3.4 二烯烃——3.4.2 二烯烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.4 二烯烃——3.4.2 二烯烃的化学
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--HW-第三章章节测试题
-4.1 芳烃概论
--4.1 芳烃概论
-4.2 芳烃的分类和命名
-4.3 苯的物理性质
-4.4 苯的结构
-4.5 单环芳烃的化学性质
--4.5.5.6 Friedel-Crafts 烷基化反应
--4.5.5.7 Friedel-Crafts 酰基化反应
-4.6 芳环上亲电取代反应的定位效应
-4.7 稠环芳烃
-4.8 非苯芳烃及芳香性
-第四章 芳香烃--4.8 非苯芳烃及芳香性
-第四章 芳香烃--HW-第四章章节测试题
-5.1 手性和对称性
-第五章 对映异构--5.1 手性和对称性
-5.2 含一个不对称碳的化合物
-第五章 对映异构--5.2 含一个不对称碳的化合物
-5.3 含两个及多个不对称碳的化合物
-第五章 对映异构--5.3 含两个及多个不对称碳的化合物
-5.4 环状手性化合物
-第五章 对映异构--5.4 环状手性化合物
-5.5 其他不含不对称碳原子的手性化合物
-第五章 对映异构--5.5 其他不含不对称碳原子的手性化合物
-第五章 对映异构--HW-第五章章节测试题
-6.1 卤代烃的概述
--题目要求
-6.2 亲核取代反应
-第六章 卤代烃--6.2 亲核取代反应
-6.3 消除反应
-第六章 卤代烃--6.3 消除反应
-6.4 与金属的反应
-6.5 不饱和卤代烃
-第六章 卤代烃--HW-第六章章节测试题
-7.1 本章引言
-7.2 核磁共振谱
--7.2.2 核磁共振氢谱——7.2.2.4 氢谱的基本解析
-7.3 质谱
-7.4 红外光谱
--7.4.2 红外光谱与分子结构——7.4.2.1 特征官能团的红外吸收
-7.5 有机波谱综合解析
-第七章 波谱分析在有机化学中的应用--HW-第七章章节测试题
-8.1 引言
--8.1引言
-8.2 醇
-第八章 醇酚醚--8.2 醇
-8.3 酚
-第八章 醇酚醚--8.3 酚
-8.4 醚
-第八章 醇酚醚--8.4 醚
-第八章 醇酚醚--HW-第八章章节测试题
-9.1 引言
--9.1 引言
-第九章 醛和酮--9.1 引言
-9.2 醛、酮的物理性质
-第九章 醛和酮--9.2 醛、酮的物理性质
-9.3.1 醛、酮的反应概述
-9.3.2 醛、酮的亲核加成
-第九章 醛和酮--9.3.2 醛、酮的亲核加成
-9.3.3 醛、酮α-氢的反应
-第九章 醛和酮--9.3.3 醛、酮α-氢的反应
-9.3.4 醛、酮的氧化还原反应
-第九章 醛和酮--9.3.4 醛、酮的氧化还原反应
-9.4 α、β-不饱和醛、酮的化学反应
-第九章 醛和酮--9.4 α、β-不饱和醛、酮的化学反应
-9.5 醛、酮的制备
-第九章 醛和酮--HW-第九章章节测试
-10.1 概论
--10.1 概论
-10.2 羧酸的结构、分类和命名
-10.3 羧酸的物理性质和波谱特征
-10.4 羧酸的化学性质
-10.5 羧酸衍生物的结构与命名
-10.6 羧酸衍生物的物理性质和波谱特征
-10.7 羧酸衍生物的化学性质
-10.8 羟基酸的分类和命名
-10.9 羟基酸的化学性质
-10.10 β-二羰基化合物
-10.11 α-卤代酸及其衍生物
-10.12 羧酸的制备
-10.13 专题:油脂 蜡 磷脂
-11.1 绪论
--本章引言
-11.2 胺
--11.2.1
--11.2.2
--11.2.3.1
--11.2.3.2
--11.2.3.3
--11.2.3.4
-11.3 硝基化合物
-11.4 腈
-11.5 异腈
-11.6 重氮化合物
-11.7 偶氮化合物
-11.8 本章小结
-12.1 杂环化合物概述
--12.1概述
-12.2 吡咯、呋喃、噻吩
-12.3 吲哚 (苯并吡咯)
-12.4 吡啶
-12.5 喹啉、异喹啉 (苯并吡啶)
-12.6 含氧六元杂环
-12.7 多杂原子五元环、六元环介绍
-第十二章 杂环化合物--HW-第十二章章节测试题
-13.1 有机合成基础-part 1
-第十三章 有机化学专题--13.1 有机合成基础-part 1
-13.1 有机合成基础-part 2
-第十三章 有机化学专题--13.1 有机合成基础-part 2
-13.2 重排反应在实际有机合成中的应用
-13.3 碳水化合物-part 1
-13.3. 碳水化合物-part 2
--13.3.3.4 单糖的反应——醛糖的递升与递降反应及酮糖的特殊反应
-13.3. 碳水化合物-part 3
-13.3 碳水化合物-part 4
-13.4 氨基酸与多肽
-期中考试--二、 选择题
-期中考试--一、判断题
-期末考试--期末考试试题