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)中的兩個基本概念,一般有機(jī)化學(xué)教科書里都有明確的定義,?！皹?gòu)象”一詞首先由Haworth于1929年提出,。1936年,Pitzer計算乙烷碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)能障時,亦提出乙烷因鍵的旋轉(zhuǎn)而有不同的空間構(gòu)象。1955年,我國化學(xué)家黃鳴龍介紹環(huán)已烷的船式,、椅式時,將conformation一詞譯為“構(gòu)象”,現(xiàn)已為廣大化學(xué)工作者所接受?！皹?gòu)型”則往往和順反異構(gòu)相聯(lián)系,。順反異構(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)象這兩個概念的區(qū)別,原來還是明確的,但是隨著科學(xué)的發(fā)展,人們認(rèn)識了更多更復(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)的一個重要概念。最簡單的構(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。

指一個分子中,，不改變共價鍵結(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,，不要求共價鍵的斷裂和重新形成,。構(gòu)象改變不會改變分子的光學(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,，可以有無數(shù)個構(gòu)象異構(gòu)體，極限構(gòu)象有順疊,、順錯,、反錯和反疊等。在順疊構(gòu)象中,，兩個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,。順錯構(gòu)象和反錯構(gòu)象的穩(wěn)定性介于這兩種構(gòu)象之間,，它們的穩(wěn)定性次序為：反疊>順錯>反錯>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)勢構(gòu)象,，如果偏離優(yōu)勢構(gòu)象就會產(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，會使某些形狀較穩(wěn)定,，并具有某些功能,。此外還有對映異構(gòu)（atropisomer）等。