环己烷和取代环己烷的构象在线视频

同学们好！

这节课我们学习环己烷及取代环己烷的构象

环己烷分子中，六个碳原子并不在同一平面内

碳碳键之间的夹角可以保持109.5°，因此环很稳定

环己烷有两种极限构象

分别为椅式构象和船式构象

室温下，环己烷主要以椅型构象存在

那么为什么椅型构象稳定?

椅式构象稳定的原因

在椅式构象中

C2—C3 、C5—C6上连接的基团为邻位交叉式

因而能量较低

故椅式构象是更稳定的构象，也即优势构象

在船式构象中

C1和C4上的两个氢原子相距极近

相互之间排斥力比较大

且C2—C3 、C5—C6上连接的基团为全重叠式

这种构象能量较高不稳定

另外从环己烷分子的椅式构象模型中可以看出

C1、C3和C5处在同一个平面内

C2、C4和C6处在另外一个平面

每个碳上与氢原子相连的两个键都是一个垂直于平面

这个键叫做直立键或a键

另一个键则大致与平面平行，叫做平伏键或e键

环己烷共有六个a键六个e键

下面我们一起来看看环己烷中

不同位置碳原子上a键和e键都有哪些特点？

1. 在环已烷的椅式构象中

每一个碳原子上各有一个a键及一个e键

2. 相邻两个碳原子上的a键（或e键）都是一个向上

另一个向下（反式）

3. 而相隔一个碳原子的两个a键（或e键）的方向是一致的（顺式）

4. 处于对位（1，4）的两个碳原子上的a键（或e键）的方向

又是相反的（反式）

要掌握好环己烷的构象这个知识点

必须能够熟练、正确地画出环己烷椅式构象中a，e键的分布

同学们请看动画

碳骨架六元环六条边两两平行

6个直立键，1,3,5三个向上，2,4,6三个向下

6个平伏键，1，3,5三个向下，2,4,6三个向上

只有搞清楚a，e键的方向

才能解决取代环己烷中的顺反问题

下面我们来学习取代环己烷的构象

对于一取代的环己烷，取代基可以处在a键上

也可以处在e 键上，但处在e键上更稳定

原因就是氢原子被大基团取代则会拥挤而产生排斥力

若大基团连在e键上

由于大基团伸向环外，距离较远，无排斥力

因此，大基团连在e键的构象是更稳定的构象

如1-甲基环己烷中

e键在平衡体系中占95.5%，为优势构象

碳环化合物存在顺反异构现象

通常把碳环化合物近似看成一个平面

取代基连在环平面的同侧为“顺” 式

异侧的“反”式

如1,2-二甲基环己烷，就有两种构型

两个甲基在环的同侧称为顺-1,2-二甲基环己烷

两个甲基在环的异侧称为反-1,2-甲基环己烷

接下来我们先分析一下顺-1,2-二甲基环己烷的构象

要满足两个甲基在1,2位且为顺式

那么这两个甲基都应在环的同侧

即两个甲基在ea键或者ae键

而这两个构象能量是相等的。因此，我们说

顺-1,2-二甲基环己烷的优势构象为ae型或者是ea型

我们看反-1,2-二甲基环己烷

要满足两个甲基在1,2位且为反式

那么这两个甲基都应在环的异侧

也就是环的两侧，即两个甲基在aa键或者ee键

而这两个构象中，哪个稳定呢？

前面我们讲过一取代的稳定构象

是取代基处在e键上更稳定

ee型中两个甲基都处在e键上

因此，我们认为反-1,2-二甲基环己烷的优势构象为ee型

接下来，再看1,3-二甲基环己烷

和上面我们讲到的1,2位的分析方法是一样的

1,3-二取代的环己烷也分顺式和反式两种构型

满足1,3位顺式就要使两个甲基处在aa键或者ee键

因此，我们判断ee型位优势构象

要满足1，3位反式就要使两个甲基在ae键或者ea键

这两种构象能量也是相等的

那么，我们判断ae型或ea型为优势构象

下面我们再看有两个不同取代基的情况

如反-1-甲基-3-异丙基环己烷

分析方法和前面讲到的一样

先满足反式，得到ae型或ea型

有不同取代基时，大基团处在e键

与其他原子或基团的距离相对远，斥力小，因此更稳定

所以优势构象为ae型

同样的分析方法

顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的优势构象为ae型

注意：优势构象的判断不能死记硬背ae型，ee型等

要先满足顺反，再根据取代基的位置来判断

下面我们总结一下

要正确判断和书写取代环己烷的优势构象

需理解和记住以下几条原则

1.具有一个取代基的环己烷,取代基在e键上时为稳定构象

2.具有多个相同取代基的环己烷

在满足顺反构型关系的前提下取代基在e键上越多,构象越稳定

3.环上有不同取代基时

在满足顺反构型关系的前提下

则大基团处于e键时较稳定

好，这节课就讲到这里！