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構象

鎖定
構象(conformation),有機化學的一個重要概念。最簡單的構象分析建立在乙烷分子上。最重要的構象分析則是建立在環己烷上的構象分析
中文名
構象
外文名
conformation
定    義
物理有機化學的一個重要概念
最簡單
乙烷分子
最重要
環己烷

構象構象的定義

有機化合物分子中,由C—C單鍵旋轉而產生的原子基團在空間排列的無數特定的形象稱為構象。指一個分子中,不改變共價鍵結構,僅單鍵周圍的原子放置所產生的空間排布。不同的構象之間可以相互轉變,在各種構象形式中,勢能最低、最穩定的構象是優勢構象。一種構象改變為另一種構象時,不要求共價鍵的斷裂和重新形成。構象改變不會改變分子的光學活性 [1] 

構象構象異構體

種由C—C單鍵繞σ鍵旋轉而產生的叫構象異構,所形成的異構體稱為構象異構體.旋轉而產生的異構體稱為旋轉異構體構象異構體
當C—C單鍵旋轉時,可以有無數個構象異構體,極限構象有順疊、順錯、反錯和反疊等。在順疊構象中,兩個碳上連接的原子和氯原子之間相距最近,產生強排斥作用,內能最高,屬該分子最不穩定的構象;在反疊構象中,氯原子和氯原子之間相距最遠,相互間排斥力最小,內能最低,是該分子最穩定的構象。順錯構象反錯構象的穩定性介於這兩種構象之間,它們的穩定性次序為:反疊>順錯>反錯>順疊。
分子的各種構象異構體並不是平均分佈的,在室温下總是以其最穩定的構象為主要的存在形式即為優勢構象,如果偏離優勢構象就會產生扭轉張力。相鄰碳原子上較優基團(或原子)之間的角度稱扭轉角(torsion angle,又稱兩面角)。各種構象異構體之間相互轉化,必須克服由扭轉張力產生的能,一般在12~20kJ·mol-1之間。在室温下分子碰撞可產生84kJ·mol-1能量,所以,難以在室温下分離這些構象異構體。 [2-3] 

構象同分異構體

構象線性烷烴構象

線性烷烴構象(linear alkane conformation),擁有交錯式(staggered)、重疊式(eclipsed)與間扭式(gauche)。乙烷是最簡單的含有C-C單鍵的化合物,如果乙烷分子中的一個碳原子不動,另一個碳原子圍繞C-C鍵旋轉時,則一個碳原子上的三個氫原子相對另一個碳原子上的三個氫,可以有無數種排列方式,其中,重疊式和交叉式是經典的構象。 [1] 

構象環己烷構象

環己烷構象(cyclohexane conformation),可分椅式(chair)、船式(boat)、扭船式以及半椅式。
若環己烷分子中碳原子在同一平面上時,其C—C鍵角為120度,存在較大的角張力。實際上分子自動折曲而形成非平面的構象,在一系列構象的動態平衡中,椅式構象(ch air con form ation)和船式構象(boat con form ation)是兩種典型的構象。在常温下,由於分子的熱運動可使船式和椅式兩種構象互相轉變,因此不能拆分環己烷的船式或府式中的某一種構象異構體。 [1] 
其他構象同分異構物的例子還有分子的摺疊(folding)現象,會使某些形狀較穩定,並具有某些功能。此外還有對映異構(atropisomer)等。 [1] 
構象對分子物化性質的影響
分子的構象不僅影響化合物的物理和化學性質,而且還對一些生物大分子(如蛋白質、酶、核酸)的結構和性能產生影響。許多藥物分子的構象異構與藥物生物活性密切相關,藥物受體一般只與藥物多種構象中的一種結合,這種構象稱為藥效構象。藥物的非藥效構象異構體很難與藥物的受體結合,通常低效或無藥效。例如,抗篾顫麻痹藥物多巴胺作用於受體的藥效構象是對位交叉式。 [1] 
參考資料
  • 1.    有機化學 第七版 呂以仙 人民衞生出版社
  • 2.    菌類多糖鏈構象及其表徵方法研究進展 李盛; 許淑琴; 張俐娜 高分子學報 2010-12-20
  • 3.    共軛高分子聚(9,9-二辛基芴)鏈構象和光電性質的研究 白澤明 吉林大學 2016-04-01