2009年8月31日 星期一

有機化學的基礎127 幾何異構化現象:π鍵的旋轉

1.       【烯類的幾何構造】「π鍵」形成的條件是二個原子的「p軌域」重疊;


2.       因為旋轉雙鍵的有能量門檻阻隔,幾何異構物的「分子群」(取代基)與「碳雙鍵」鍵結的位置不同,會造成這些分子的結構不同。例如,「順2-丁烯 cis-2-butene」和「反2-丁烯trans-2-butene


3.       π鍵」,在2個互相鍵結的「sp2混成軌域」的「碳」原子之間,「π鍵」的平面化的幾何構造,使得分子成為一個平面連接4個取代基原子群的結構。


4.       π鍵」被扭轉的程度,可用「二面角dihedral angle來定義。(參考p219的圖)


5.       如果2-丁烯的C-1C-2、和C-3看起來都在一個平面,二面角dihedral angle就是,這個平面和由C-2C-3C-4平面之間的角度。(注:C是碳)


6.       在「順 2-丁烯 cis-2-butene」,二面角的角度是0°;而在「反 2-丁烯 trans-2-butene」,二面角的角度是180°


7.       不論是順式或反式,「π鍵」的p軌域重疊度都是最大值。相反地,如果二面角的角度是90°,就沒有任何π鍵」的性質。


8.       【旋轉π鍵需要耗費的能量 Energetics of Rotation about Pi Bond】旋轉「C=C」雙鍵上的C-4,把「2-丁烯」的二面角從轉變為180°,比對隨著二面角角度而發生的能量變化,繪圖如p2195.2


9.       這個能量圖顯示三個端點:能量最大值出現在二面角是90°,最小值出現在二面角是180°


10.   在最大值,在C-2C-3上的p軌域是互相垂直,沒有交集,因此沒有「π鍵」。因此,二面角180°的幾何構造,與二面角是90°的能量差異,大約就是「π鍵」的強度。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry)


注:圖表,第219頁,可翻閱google提供的有限度瀏覽Mary Anne Fox, James K. Whitesell《有機化學Organic Chemistry


 


徐弘毅:


1.       幾何異構物的主要特點:「多鍵」限制了異構物的轉換。因此,衡量異構物差異的關鍵,就在於「多鍵」。


2.       教科書以「丁烯」為例。丁烯butene,有4個碳,分別編號C-1C-2C-3C-4,其中,C-2C-3中間的化學鍵,是雙鍵;C-3C-4各是一個甲基分子。


3.       丁烯有二種幾何異構物,順式與反式,如何辨別它們的差異呢?


4.       首先,把限制分子的雙鍵,視為一個基準線。其次,依據三點構成一平面的原則,把雙鍵和C-3C-4的甲基,各連成一個平面。


5.       如果雙鍵與C-3構成的平面,和雙鍵與C-4構成的平面,二個平面夾角是180°,代表這二個甲基,位於雙鍵的不同側,這是「反式-2-丁烯 trans-2-butene」;


6.       如果雙鍵與C-3構成的平面,和雙鍵與C-4構成的平面,二個平面夾角是0°,代表這二個甲基,位於雙鍵的同一側,這是「順 2-丁烯 cis-2-butene」。


7.       應用平面來分析烯分子是有道理的,因為烯是一個平面造形的分子,雙鍵的2個碳,混成軌域是sp2


8.       雙鍵,並非不可扭轉,而是需要額外花費力氣扭轉,因為旋轉的時候,必需要打斷雙鍵中的一個化學鍵「π鍵」。


9.       丁烯如果要從「順式」轉換成「反式」,那麼,二個含有甲基分子的平面,就要從彼此夾角0°,折成夾角90°,最後才翻轉成180°。


10.   整個翻轉的過程,打斷了π鍵」,「π鍵」斷裂的最徹底的時候,就是二平面夾角90°,這也是整個分子最不穩定、能量最高的狀態,


11.   立體異構物的各種學說,能夠清楚地分析有機分子,處在哪一種狀態中最穩定。《老子道德經》討論一個人的內心,處在什麼樣的狀態中,最穩定謙卑,能夠不斷地學習新知。


12.   持而盈之,不如其已;揣而銳之,不可長保。水缸裝水過滿,不如裝得剛剛好;刀子磨太利,很容易折斷破損。


13.   金玉滿堂,莫之能守;富貴而驕,自遺其咎。追逐金玉滿堂,容易引起歹徒覬覦,引誘詐騙集團包圍;權貴驕傲,一定引起別人不滿、眼紅。


14.  功成身退,天之道。幫助社會進步,卻不出風頭、不居功,這是至高的智慧。


15.  人的權力太大,欲望一定會氾濫;錢太多,物質欲望容易氾濫。人如果名不符實,為人處事就會愈來愈浮誇,愈來愈注重包裝、化妝,喜歡別人吹捧,但是結果,一定是身心更容易不平衡而疲憊,情緒更容易失控。與其追求外在的滿足,不如充實自己的知識、能力。


16.  人的言語太過犀利,生活一定會失去平衡,經常情緒失控;人所學習的事物,太過專一,不夠廣博一定會產生「偏見」,導致學術判斷失去平衡;人太過偏食,身體一定失去平衡不健康;人為了要使自己的理想能夠實現,必須冷靜思考,絕對不可能只靠一個方法成功,一定要面面俱到,各種配套措施都要能夠安排好,夢想才會成真。


17.   人如果錢財很多,生活太奢華、太愛現,一定會遭忌妒,並且也無法克制住自己的欲望;同樣地,人愈有才華,愈要謙虛保持低調、財不露白,默默地改善自己其他的缺點。


18.  人不只是要了解如何賺錢,還要知道如何使用金錢,來讓自己博學多聞,增強藝術技藝能力。


19.   權貴,很容易出名、很容易賺更多的錢、很容易取得權力,因此,就太有自信,變得驕傲,這種驕傲也是一種情緒的失控,人只要情緒失控,智商就接近於零,人生就會留下許多遺憾。所以,權貴的生活一定要非常低調,避免出現在螢光幕,言語謙卑柔軟,不可以隨便講話。


20.   愈沒有品德的權貴,愈老就愈愛出風頭,喜歡出現在螢光幕上,裝出一副慈悲為懷的樣子,說一番冠冕堂皇的話來勸告政治人物,實際上自己的生活環境,一點也不民主,充滿偶像崇拜、獨裁式的迷信,並且緊抓著錢不放,這就是所謂「沽名釣譽」。


21.   一個對社會有貢獻的人,應該盡可能不讓人家知道,謝絕一切媒體曝光。


22.  媒體主管,如果不是人民選出來的,人民就沒有能力監督他們,所以,媒體主管都是「超級權貴」。按照憲法精神,權貴不可任意使用「言論自由」,權貴如果又有言論免責權,那就是獨裁者,絕對權力,絕對令人腐化。所以,新聞媒體講錯話就是一種不道德,因為你們濫用你們的權力。


23.   權貴講話,一定要按照經典或教科書,千萬不要表達自己的看法。只有月薪低於十萬元以下的平民百姓,才有充分的言論自由權。權力愈大的人,愈不可以亂說話,不然就容易折損。

沒有留言:

張貼留言