烷烴、命名與構象
椅式構象
/ chair /
如果你把環己烷畫成一個扁平的六邊形,那你畫的是一個並不存在的分子。真實的六元碳環拒絕平躺;它折成一個輕輕起伏的形狀——四個碳在一個平面內,一個翹上、一個翹下——看起來像一把斜倚的躺椅。這就是椅式構象,有機化學裡最重要的單一形狀。
椅式之所以特別,是因為它一舉把所有針都穿過。通過皺褶,環讓所有 C-C-C 鍵角都保持在理想的 109.5 度,於是沒有角張力。而當你沿它任意一根鍵看過去,會發現所有 C-H 鍵都完美交叉,於是也沒有扭轉張力。椅式基本上無張力——這正是為什麼六元環在自然界如此常見,從葡萄糖到甾體:搭建它們幾乎不花代價。
在椅式上,十二個氫分成兩類:六個直立鍵(axial)的氫筆直朝上或朝下(平行於環的軸),六個平伏鍵(equatorial)的氫沿環的「腰部」向外指。同一個環可以翻轉成一個等價的椅式,把直立鍵和平伏鍵對調。學會畫椅式、翻椅式,並把取代基放到更寬敞的平伏位置,就是幾乎所有六元環化學背後的實用技能。(還存在一個能量更高的「船式」,但很少有分子處在其中。)
葡萄糖採用椅式(在其吡喃糖環型中),把大塊的 -OH 和 -CH2OH 多數放在平伏位——這是一種低張力的安排,自然界處處沿用。
椅式同時消除角張力(理想 109.5 度)和扭轉張力(所有鍵交叉)。
在討論環己烷形狀時,切勿把它畫成扁平六邊形——它會皺起。扁平畫法掩蓋了直立/平伏之分,而所有六元環化學都依賴這一區分。
又稱
另見