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构型的相关知识介绍

2022.5.16
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zhaoqisun

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构象

由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式,不同的构象之间可以相互转变,在各种构象形式中,势能最低、最稳定的构象是优势构象。

构型和构象在有机合成、天然产物、生物化学等研究领域非常重要。例如六六六有九种顺反异构体,其中只有γ-异构体具有杀虫活性。

人体需要多种氨基酸,其中只有L-型具有活性作用。

单键旋转能垒一般为3~10千卡/摩尔,在室温下热运动可以越过此能垒,各种构象迅速互变,分子在某一构象停留时间很短(﹤10-6秒),因此不可能将某一个构象分离出来。

研究构象对于了解化合物结构、反应历程和反应取向等方面非常重要。 许多分子呈现有张力,就是由于非理想几何形状造成的。分子将尽可能利用键角或键长的改变使能量达到最低值,就是说一个分子总是要采取使其能量为最低的几何形状。 [3] 

分子内张力

空间张力=成键张力(单键伸长或缩短)+键角张力+扭转张力+非键张力

分子内张力是上述四种张力之和。

1、 角张力(亦称Baeger张力):它是由于正常键角改变产生的。

2、 键张力:是由键的伸缩使正常键长改变而产生的张力。

3、扭转张力(pitzer张力):它是由于优势构象二面角改变而产生的张力。两个连接四面体碳原子,他们都倾向于成为交叉式,与交叉式任何偏差都会引起一定张力,希望恢复到交叉式的最稳状态,这种张力就是扭转张力。

4、非键张力(范德华张力):非键合的原子或基团相互作用。

在小环化合物中(3~4元环)主要存在有角张力;普通环(5~7元环)各种张力都不显著,6元环无角张力、无扭转张力。 在中环(8~11元环)主要存有跨环张力。在大部分环状化合物中(除大环外)大部分存在扭转张力。


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