構(gòu)型和構(gòu)象概念

構(gòu)型和構(gòu)象是立體有機(jī)化學(xué)中的兩個(gè)基本概念,一般有機(jī)化學(xué)教科書里都有明確的定義,。“構(gòu)象”一詞首先由Haworth于1929年提出,。1936年,Pitzer計(jì)算乙烷碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)能障時(shí),亦提出乙烷因鍵的旋轉(zhuǎn)而有不同的空間構(gòu)象。1955年,我國(guó)化學(xué)家黃鳴龍介紹環(huán)已烷的船式,、椅式時(shí),將conformation一詞譯為“構(gòu)象”,現(xiàn)已為廣大化學(xué)工作者所接受,。“構(gòu)型”則往往和順?lè)串悩?gòu)相聯(lián)系,。順?lè)串悩?gòu)體因雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn),形成可分離的異構(gòu)體,稱為不同的構(gòu)型,。構(gòu)型和構(gòu)象這兩個(gè)概念的區(qū)別,原來(lái)還是明確的,但是隨著科學(xué)的發(fā)展,人們認(rèn)識(shí)了更多更復(fù)雜的事物,發(fā)現(xiàn)要嚴(yán)格區(qū)分它們,變得困難了。

構(gòu)象

構(gòu)象分析,，物理有機(jī)化學(xué)的一個(gè)重要概念,。最簡(jiǎn)單的構(gòu)象分析建立在乙烷分子上。最重要的構(gòu)象分析則是建立在環(huán)己烷上的構(gòu)象分析,。構(gòu)象改變不會(huì)改變分子的光學(xué)活性,。在有機(jī)化合物分子中，由C—C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子或基團(tuán)在空間排列的無(wú)數(shù)特定的形象稱為構(gòu)象,，這種由C—C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體或構(gòu)象異構(gòu)體,。在順疊構(gòu)象中，兩個(gè)碳上連接的氯原子和氫原子之間相距最近,，產(chǎn)生強(qiáng)排斥作用,，內(nèi)能最高，屬該分子最不穩(wěn)定的構(gòu)象,；在反疊構(gòu)象中,，氯原子和氫原子之間相距最遠(yuǎn)，相互間排斥力最小，內(nèi)能最低,，是該分子最穩(wěn)定的構(gòu)象,。

指一個(gè)分子中，不改變共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子的空間排布,。一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時(shí)，不要求共價(jià)鍵的斷裂和重新形成,。構(gòu)象改變不會(huì)改變分子的光學(xué)活性,。在有機(jī)化合物分子中，由C—C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子或基團(tuán)在空間排列的無(wú)數(shù)特定的形象稱為構(gòu)象,，這種由C—C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體或構(gòu)象異構(gòu)體,。如1,2-二氯乙烷。當(dāng)C—C單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí),，可以有無(wú)數(shù)個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體,，極限構(gòu)象有順疊、順錯(cuò),、反錯(cuò)和反疊等,。在順疊構(gòu)象中，兩個(gè)碳上連接的氯原子和氫原子之間相距最近,，產(chǎn)生強(qiáng)排斥作用,，內(nèi)能最高，屬該分子最不穩(wěn)定的構(gòu)象,；在反疊構(gòu)象中,，氯原子和氫原子之間相距最遠(yuǎn)，相互間排斥力最小,，內(nèi)能最低,，是該分子最穩(wěn)定的構(gòu)象。順錯(cuò)構(gòu)象和反錯(cuò)構(gòu)象的穩(wěn)定性介于這兩種構(gòu)象之間,，它們的穩(wěn)定性次序?yàn)椋悍疮B>順錯(cuò)>反錯(cuò)>順疊,。分子的各種構(gòu)象異構(gòu)體并不是平均分布的，在室溫下總是以其最穩(wěn)定的構(gòu)象為主要的存在形式即為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象,，如果偏離優(yōu)勢(shì)構(gòu)象就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)張力,。相鄰碳原子上較優(yōu)基團(tuán)(或原子)之間的角度稱扭轉(zhuǎn)角(torsion angle，又稱兩面角),。各種構(gòu)象異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化,，必須克服由扭轉(zhuǎn)張力產(chǎn)生的能，一般在12～20kJ·mol-1之間,。在室溫下分子碰撞可產(chǎn)生84kJ·mol-1能量,，所以,，難以在室溫下分離這些構(gòu)象異構(gòu)體。

分類

有兩種重要的構(gòu)象同分異構(gòu)物型態(tài)： 線性烷烴構(gòu)象（linear alkane conformation）,，擁有交錯(cuò)式（staggered）,、重疊式（eclipsed）與間扭式（gauche）。

環(huán)己烷構(gòu)象（cyclohexane conformation）,，可分椅式（chair）,、船式（boat）、扭船式以及半椅式,。

其他構(gòu)象同分異構(gòu)物的例子還有分子的折疊（folding）現(xiàn)象,，會(huì)使某些形狀較穩(wěn)定，并具有某些功能,。此外還有對(duì)映異構(gòu)（atropisomer）等,。