1. 就像幾何異構物,構象異構物彼此的骨架一樣,但是某些原子的相對位置,在三度空間來看,是不同的。
2. 構象異構物彼此的差異,可透過旋轉1到2個σ鍵而消除;也就是,在旋轉至少1個σ鍵之後,異構物的原子排列就變得一樣了。
3. 「構象分析conformational analysis」技術,描述構象異構物分子互相轉換時,分子的能量如何,這個方法,就是把σ鍵旋轉造成的各種「原子相對位置」與「位能的改變」,加以連接比較。
4. 【乙烷ethane】讓我們來思考乙烷的「碳-碳」σ鍵旋轉的情形。雖然乙烷的構象異構物多到不可勝數,但是其中只有二種異構物最極端。(雖然稍微偏轉σ鍵一點點角度就是一個新的異構物,但是其中有一組位能最高,另一組位能最低)
5. 「重疊式構象異構物eclipsed comformation」,「1號碳/C-1」上的每一個「C-H」鍵,和「2號碳/C-2」上的每一個「C-H」鍵,互相平行(二面角是0°)
6. 「交錯式構象異構物staggered conformation」「1號碳/C-1」上的每一個「C-H」鍵,精確地位於「2號碳/C-2」上的二個「C-H」鍵之間,互相平行(二面角是60°)
7. 這兩種結構,都保留碳的四面體幾何構造。(四面體的幾何構造:1個碳與4個氫鍵結做為骨架,構成的三角錐,這個三角錐的每個化學鍵夾角是109.5°;這個基本骨架,旋轉之後仍然存在)
8. 「重疊式構象異構物」只要把「碳-碳」σ鍵旋轉60°,就可轉換成「交錯式構象異構物」。
9. 【紐曼投影Newman Projection】重疊式和交錯式乙烷分子裡,氫在C-1和C-2上的相對位置,用「紐曼投影Newman projection」,可以清楚呈現。
10. 注:乙烷分子,可以看成一個柱狀、兩端有分岔腳架的東西;把柱子橫在面前,看它的兩端腳架上的氫原子,有沒有互相對齊,比較困難測量精準;
11. 如果轉個90°,把柱子直直地指向自己和正前方,像看萬花筒或望遠鏡那樣,衡量頭尾二端的氫原子有沒有對齊,這樣比較容易,這就是「紐曼投影」的道理。
12. 在「紐曼投影Newman projection」,乙烷的「碳-碳」鍵骨架,直接對準觀察者,指向遠方,讓「碳-碳」鍵和C-2碳原子,被隱藏在C-1碳的背後。
13. 紐曼投影的圓圈圈圖形,可以想像成σ鍵上密密麻麻的電子,這個圖形也暗示,前頭的這個碳(C-1)連結三個化學鍵,而且在它的背後還隱藏另一個碳。
14. 紐曼投影顯示前方碳上的氫原子的方向,相對於後方碳的氫原子的方向,這種圖示對構象分析非常有用。(紐曼投影的名字,是為了紀念它的發明者 Melvin Newman,俄亥俄州大學教授)
15. 謹記一點,碳附近的化學鍵,雖然好像畫在一個平面上,但是它們並沒有呈一個平面,事實上,那些化學鍵的的狀態,就像它們在 「棍棒模型ball-and-stick model」那樣幾何立體。
16. 在圖Fig5.5的紐曼投影A,乙烷前後2個碳的所有氫原子,都互相平行,這是重疊式構象異構物eclipsed comformation。
17. 在紐曼投影,每一個氫都被清楚做記號,所以你可以分辨出「C-Ha」和「C-Hd」化學鍵呈一個平面,都在「碳-碳」原子核軸線的同一側。
18. 「C-Hb」和「C-He」σ鍵,以及「C-Hc」和「C-Hf」σ鍵,也是各自呈現在一個平面上。
19. 把「重疊式構象異構物eclipsed comformation」的「σ鍵」旋轉60°,就會改變剛才所說的那幾對氫原子的相對位置。(若把前面這個碳當呈固定點,「σ鍵」旋轉60°,就等於是移動後面那個碳的取代基)
20. 「σ鍵」旋轉60°之後產生的「交錯式構象異構物staggered conformation」,前方碳的「σ鍵」就剛好落在後方碳的化學鍵之間,參考圖Fig5.5的紐曼投影B。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)
注:圖片,第223、224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》
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