构象异构体

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引言

构象异构体，也称为构象异构物，是立体异构体的一种（一种分子具有相同的分子式但在空间中原子具有不同的三维取向的异构体），其中异构体可以通过绕其单键或σ键旋转轻松相互转化。

并且这些转化可以在室温下进行。这是因为改变或转换一种构象异构体形式为另一种形式所需的能量通常不足，因此转化可以在室温下轻松发生。构象异构体的一些例子包括**乙烷、正丁烷**等。

什么是构象？

构象定义为分子中所有可能的原子空间或三维排列的任何一种或多种，这是由于其原子组成基团绕σ键或单键旋转或扭曲造成的。任何具有连接或连接两个多原子基团的单共价键的分子都可能存在不同类型的构象或构象异构物，并且在每一个构象异构物中，都至少存在一个原子不位于分子中该单键的轴线上或附近。

• 最简单的例子之一是过氧化氢；在这里，两个羟基可以绕氧-氧键的轴线彼此轻松旋转或扭曲。并且同一分子的每一个不同的构象都突出或代表一个具有不同势能的状态。

Vladsinger，异构体，CC BY-SA 3.0

构象异构体

构象异构体也称为旋转异构体或构象异构物。这些是立体异构体（具有相同分子式或经验式但其原子的空间或三维排列不同的异构体）由于绕其轴线的σ键或单键的旋转或扭曲而产生的。在构象异构体中，异构体可以通过绕σ键或单键旋转轻松相互转化。并且这些转化可以在室温下进行，因为从一种形式转换为另一种形式所需的能量非常低。一些构象异构体或排列根据相邻基团之间形成的二面角指定一些特定的符号。例如，乙烷的交叉式、偏斜式和重叠式，正丁烷的反式或邻式构象。

乙烷的不同形式基于它们的二面角。

重叠式和交叉式构象的表示

• **重叠式构象** - 这种构象是由于分子中原子或原子基团的排列之间形成0°二面角造成的。由于这种原子的排列方式，这种构象的稳定性非常低。在这里，键电子对经历高排斥，因为原子或原子基团之间没有空间。由于稳定性低，分子具有较高的势能。

Dissolution，交叉式和重叠式，CC BY-SA 3.0

• **交叉式构象** - 这种构象是由于分子中原子或原子基团的排列之间形成60°二面角造成的。由于这种原子的排列方式，这种构象的应变非常低。

• 在这里，键电子对经历非常低的排斥，因为原子或原子基团之间有空间。因此，这是最稳定的构象。由于高稳定性，分子具有较低的势能。

Dissolution，交叉式和重叠式，CC BY-SA 3.0

锯齿式投影

锯齿式投影是从一个角度而不是从侧面投影分子的投影。这种投影类似于纽曼投影，但不同之处在于这种投影显示了分子中间的碳-碳（C-C）键。而且，我们也可以在重叠式或交叉式构象中绘制这种类型的投影。在这种类型的投影中，不需要一直显示氢原子。

纽曼投影

纽曼投影是从前到后出现的化学键的基本可视化，前面存在的原子用点表示，而圆圈表示后面的原子。这种投影在烷烃的立体化学中起着非常重要的作用。在这种投影中，前面存在的碳原子称为“近端碳”，后面存在的碳原子称为“远端碳”。这种纽曼投影对于确定前后（近端和远端）碳原子的二面角也很有用。

I，Amelliug，纽曼，CC BY-SA 3.0

结论

构象异构体也称为构象异构物或旋转异构体，是具有相同分子式但原子或原子基团的空间排列不同的异构体，它们通过在室温下绕σ键或单键旋转从一种形式转换为另一种形式。重叠式构象异构体是由于分子中原子或原子基团的排列之间形成0°二面角造成的，而交叉式构象异构体是由于分子中原子或原子基团的排列之间形成60°二面角造成的。锯齿式投影是分子的角度投影，而纽曼投影是分子的侧面投影。

常见问题

1. 什么是构象异构物？

构象异构物，也称为构象异构体，是由于分子中σ键或单键的旋转而产生的相同分子的不同形式的异构体。

2. 为什么构象异构体的相互转化在室温下是可能的？

在构象异构体中，从一种形式到另一种形式的相互转化在室温下是可能的，因为转化所需的能量不足。

3. 二面角是什么意思？

二面角是由两个平面相互交叉形成的角度。并且，两个相交平面是笛卡尔坐标系。

4. 重叠式和交叉式形式中分别存在的二面角是多少？

在重叠式形式中，二面角为0°；对于交叉式形式，二面角为60°。

5. 锯齿式投影和纽曼投影之间的基本区别是什么？

锯齿式投影是从一个角度投影分子，而纽曼投影是分子的侧面投影（偏转图像）。