Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В любом случае конформацня, присутствующая в большем количестве, дает больший вклад и индивидуально и как вклад в среднее. Относительное содержание каждой конформации, т. е. период времени, в течение которого молекула находится в определенной конфюрмации, зависит от их относительной устойчивости. Химические свойства также зависят от относительной устойчивости конформаций реагирующих молекул нли конфоргяаций переходных состояний, через которые протекают реакции. В некоторых случаях устойчивость конформации только изменяет реакционную способность нлн ориентацию; однако в других реакциях она может быть контролирующим фактором.
Для понимания физических и химических свойств соединения необходимо знать, на основе каких факторов можно оценивать относительную устойчивость конформацнй. Уже известны два фактора, влияющие на конформационную устойчивость: торсионное напряжение и вандерваальсовы силы. Еще один фактор, который необходимо учитывать, это диполь-дипольное взаимодействие. В равд. 1.16 ваидерваальсовы силы и днполь-днпольные взаимодействия рассматривались как два типа сил, действующих между молекулами; вследствие стремления системы к стабилизации расстояния между молекулами и их взаимное расположение в среднем таковы, что обе эти силы являются силами притяжения. Вандерваальсовы силы могут действовать между различными частями одной и той же молекулы; в данном случае вследствие больших ограничений для относительного расположения взаимодействующих атомов это могут быть как силы отталкивания, так н силы притяжения, и, следовательно, они могут либо стабилизовать, либо дестабилизовать конформацню.
лл и ~ 4 102 Диполь-дипольные взаимодействия могут также возникать между различными частями одной и той же молекулы и, следовательно, стабилизовать нли дестабилизовать ту или иную конформацию. Они стабилизуют конформации, в которых противоположно заряженные части сближены, и дестабилизуют конформации, в которых сближены одинаково заряженные части. Например, предпочтительной конформацией 1,2-дибромэтана будет антиконформация (1). Существуют доказательства, что эта предпочтительность возникает ие только благодаря вандерваальсовым силам отталкивания между большими атомами брома, но также н благодаря тенденции отрицательных (Вг) концов диполей располагаться на максимальном расстоянии друг от друга.
(В действительности для аналогичного 1,2-дихлорэтана, по-видимому вследствие меньших размеров атомов хлора, вандерваальсово отталкивание благоприятствует скошенной конформации и лишь диполь-дипольное отталкивание делает анти-конформацию более устойчивой. Это происходит только в газовой фазе, где отсутствует растворитель, ослабляющий дипольдипольные взаимодействия.) Вг н г п ниши-нилрормация скошенная лоярормация йг-диеромзтан Задача 4.6.
а) Каким должен быть дипольный люмеит для анти-конформации 1,2-дихлорэтана СНзС! — СНзС1? 6) Измеренный при 32 С в газовой фазе дипольпый момент 1,2-дихлорзтана равен 1,12 Д (3,70 1О зо Кл. м). Что можно сказать о конформационном составе соединения на основании этого одного факта? в) Из моментов связей было определено, что скошенная конформация 1,2-дихлорзгаиа должна имегь дипольный момент, равный примерно 3,2 Д (10,66 10-зо Кл м). Что вы можете сиазать, не стараясь быть точными, о конформациоином составе соединения при 32'С? (Сравните задачу 16, стр.
141.) Для жидкого соединения дипольный момент меньше. Как должен измениться конформационный состав? 4.8. Высшие алканы. Гожологический ряд Из рассмотрения молекулярных формул приведенных алканов видно, что бутан содержит на один атом углерода н два атома водорода больше, чем пропав, который в свою очередь содержит на один атом углерода н два водорода больше, чем этан, и т. д. Ряд соединений, е котором каждый член отличается от предыдуи4его на постоянную структурную единицу, называется гомологическим рядом, а члены этого ряда — гомелогами. Ряд алканов обр азует гомологический ряд, причем структурной единицей, на которую отличаются два соседних члена ряда, будет метиленовая группа СН .
В каждом из этих алканов число атомов водорода на два больше, чем удвоенное число у глеродных атомов, так что можно написать общую формулу для членов этого ряда СкН „+а. В следующих главах будет показано, что каждый гомологи ческий ряд характеризуется своей формулой. В соответствии с общей формулой алканов следующий член ряда, центам, и мест формулу С,Ннн затем гексан С,Нмо гептан С,Н„и т.
д. С увеличением числа атомов углерода возрастает число их возможных расположений. Если рассмотреть ряд алканов, то число изомеров последующих гомо- 4 ~ Алкали логов увеличивается с удивительной скоростью. Существует трн изомерных пентана, 5 гексанов, 9 гептанов, 75 деканов (С„); для зйкозана с 20 атомами углерода возможно Збб 319 изомерных структур. Углеродные скелеты изомерных пентанов и гексанов приведены ниже.
Пегяпаям С ! С вЂ” С вЂ” С 1 С . 0,6'С С вЂ” С вЂ” С вЂ” С с изопентзн, т. кип. 28ЯС С вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С н-пеитав, т. кип. 36'С Гекгонм С вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С С т. кип. 60'С С вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С ) С т. кип. 63'С т. Кип. 69ЯС С ( С вЂ” С вЂ” С вЂ” С ( С т. кип. 60'С С вЂ” С вЂ” С вЂ” С ! С С т. кнп. 68'С Необходимо поупражняться в написании возможных изомерных структур, соответствующих одной молекулярной формуле.
Большую пользу при.несут молекулярные модели, поскольку с их помощью можно показать, что многие структуры, которые на бумаге кажутся различными, на самом деле идентичны. задача 4.7. не учитывая стереоизомеров, напишите структурные формулы: а) девяти нзо- мерных гептанов (С Н,); 6) восьми нзомерных хлорпентанов (СзН С!); в) девяти изо- мерных диоромаутанов (С,Нзпге). 4.9. Номенклатура Названия метан, этан, пронам, бутан и иентак используются для алканов, содержащих соответственно один, два, три„четыре и пять атомов углерода. В табл. 4.2 приведены названия многих высших алканов. Названия ялкапов, кроме первых четырех членов ряда, строятся на основе греческого слова, обозначающего число атомов углерода в алкане, с добавлением окончания-аи;так, пентан в случае пяти, гексан для шести, гептан для семи, окган для восьми и т.
д. Студент должен запомнить названия по крайней мере десяти первых алкаиов. Одновременно он узнает названия первых десяти алкенов, алкинов, спиртов и т. д., поскольку названия многих классов соединений производятся от названий алканов. Сравните, например, названия пропал, пропен и иропин для соответственно алкана, алкена и алкина, содержащих трн атома углерода. Но почти каждый алкан может иметь ряд изомерных структур, и для каждой должно быть собственное название.
Для обозначения изомерных бутанов н пентанов используются различные приставки: н-бутан и изобутан; и-пентан, изопентан и неопентап, Но существует 5 гексанов„ 9 гептанов и 75 деканов; трудно было бы различать и еще труднее запомнить различные приставки для каждого изомера. Очевидно, необходим какой-то систематический метсд построения названий. 104 Таблица 4.2 Нааааннн алканоа Нвввввве Фврнуяв Нввввквв С Нвв Сввыы Синев СввНвв С Нм СтвН~ СввНы с н СН сн Свнв Свнвв СН, с,н, С,Нтв с,н, Метан Этан Пропан Бутан Пентаи Гексан Гептаи Октан Нонаи Декан Ундекан Додекаи Тетрадекан Гексадекан Октадекан Эйкозан 4.10. Алкилькые группы В неорганической химии оказалось удобным дать названия определенным группам атомов, которые составляют только часть молекулы и встречаются во многих других молекулах как отдельная единица.
Например, группу )т!Нв называкл аммонием, НОв — нитрипюм, Ыф — сулофитом и т. п. Аналогично даны названия определенным группам, которые постоянно встречаются как структурные единицы в органических молекулах. Хлорметан СНаС1 иначе называют хлористым метилом. Группу СН всегда называют метилом, причем СН,Вг — это бромнстый метил, СНа1 — нодистый метил и СНвОН вЂ” мепвиловый спирт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
