烷烴、命名與構象
環翻轉
環己烷的椅式並非鎖死。環可以在不斷一根鍵的情況下,從一個椅式扭進另一個同樣合法的椅式,方法是翻轉它的褶皺——原本翹上的碳盪到下面,原本翹下的碳盪到上面。這種構象上的「翻筋斗」就是環翻轉,室溫下環己烷不停地在做。
關鍵後果在於「記帳」:一次環翻轉把每個直立位變成平伏位、每個平伏位變成直立位。原本作為直立鍵筆直朝上的一個氫(或取代基),翻轉後變成向外傾斜的平伏鍵,反之亦然——但它仍待在環的同一面(朝上的基團還是朝上)。翻轉對調直立與平伏,卻不會改變某個基團位於環的哪一側。
由於翻轉很快,一個帶取代基的環其實是兩個椅式之間一個動態的平衡,分子更多時間待在能量較低的那個椅式。對單個大基團而言,那就是該基團處於平伏的椅式,於是富含平伏的椅式占主導。環翻轉是這一切的引擎:六元環正是靠它「貨比三家」地找到最舒服的形狀,而對它的推理,正是你預測真實分子偏愛哪種構象的方法。
翻轉甲基環己烷的椅式,甲基便從平伏(寬敞)移到直立(擁擠);分子偏愛前一個椅式,所以大部分時間甲基都在平伏位。
環翻轉對調直立與平伏,但基團保持它的上/下面。
環翻轉不改變基團位於哪一面(上或下),所以它無法把順式變成反式——那需要斷鍵。它只是把直立換成平伏。
又稱
另見