烷烃、命名与构象
1,3-双直立相互作用
当环己烷椅式上的一个取代基处于直立位、笔直朝上越过环面时,它并非指向空旷之处。绕环数过去两个碳——相对它的第 3 和第 5 位——坐着另外两根同样朝上、同一面的直立键,三者一起挤进环上方同一片空间。一个直立基团与这两个同侧直立邻居之间的相互碰撞,就是 1,3-双直立相互作用。
从几何上看,这三个直立位在椅式一面之上构成一个悬着的小三角形。那里若是一个氢,它很小、几乎不抱怨;但若是更大的基团——甲基、异丙基、叔丁基——就会撞上第 3、第 5 碳上的两个直立氢(或基团)而被挤压。这是位阻张力的一种,也是「直立取代基比同一取代基处于平伏时能量更高」的真正原因:平伏基团朝外指、躲开了这群拥挤的邻居,那里没有东西挡路。
数 1,3-双直立相互作用是预测环构象的日常工具。例如每个直立甲基要承受两个 1,3-双直立的甲基—氢接触,每个约 3.8 千焦/摩尔(与邻位交叉丁烷里的拥挤相同),这正是甲基环己烷偏爱平伏椅式约 7.5 千焦/摩尔的原因。换成叔丁基,代价大到(超过 20 千焦/摩尔)使环基本被锁定在该基团平伏的状态——化学家正利用这一招来「冻住」环的形状。
直立的叔丁基要承受极严重的 1,3-双直立拥挤(超过 20 千焦/摩尔),以致叔丁基环己烷实际上被锁定在叔丁基处于平伏的椅式。
直立基团与同一面第 3、5 碳上的两根直立键冲突——这种拥挤正是直立位代价高的原因。
1,3-双直立相互作用是位阻张力(基团在空间中相撞),与邻位交叉丁烷同类——不是扭转张力。它是「直立位不受偏爱」的定量原因。
又称
另见