分子球棍模型的使用(三)

分子球棍模型的使用（三）： 学习丁烷的构象初步知识 学习丁烷的构象，将使构象知识有一个提升。

这次学习的方法，是选用网上关于丁烷构象分析的图示，我们以实际的分子球棍模型一步步对照练习，从而真正弄懂这个资料的讲述。在学习过程中，我们要有一个自我提高的感觉。

资料一：正丁烷有4个典型构象，其形成可用下面的图示表示，每两个相邻构象是旋转60度形成的。

现在，我们用练习对照的方法，学习这个图示：

1， 先搭建一个对位交叉式的球棍模型，其模型的照片如下图所示：

注意：这个模型是按全交叉式搭建的，即相邻两个碳之间都是交叉相连的，搭建好的标

准是：○

1 4个碳原子都成锯齿形，且在同一个平面上；○

2 每个碳原子都各有一个氢原子落在桌面上且交叉地位于碳链的两侧，看起来很有对称性。○

3 当向内（向自己方向）翻转90度时，变成2，4两个碳原子的4个氢原子落在桌面上；再向内翻转90度时，又变成每个碳原子的各一个氢原子落在桌面上；再翻转90度时，变成1，3

碳原子的各两个氢原子落在桌1234

面上；再翻转90度时还原为开始的状态。每次翻转都调整到如上面的氢原子落在桌面上则是搭建准确了的。

这一步的搭建准确是很重要的，在接下来的转动中就很符合图中所示了。

图中1，4两个碳及其氢换成其他的颜色，能更好地表示位置区分，不换也可以,只要标记出碳3的一个氢原子能看到转动时的角度就行了。

2，这个图的上面一排是纽曼式投影，纽曼式投影的方法是：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，这时看到各原子在空间的位置就是纽曼式投影的结果。

这个图的下面一排是纽曼式投影对映的球棍模型的照片。

3，现在我们从左边一个“对位交叉”图看起：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，一直看到各原子在空间的位置很像左边这个图的样子为止。这一步很重要，弄清楚怎样拿模型，怎样看模型，把对位交叉式看懂了，其余的就好办了，一点不要含糊，这就弄懂什么叫纽曼式投影了。

4，再看第二个“部分重叠”图：右手拿着碳2，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，右手不动，左手握住C3，让C2-C3键顺时针转动60度，看到C4原子和C2左边那个氢原子相重合，这时看到各原子在空间的位置，一直到看到很像左边这个“部分重叠”

图的样子为止，这就是“部分重叠”的构象了；

5，依照上面的方法，各次都转动60度，依次看到最右边这个“邻位交叉”，这里要说明的是，本图还应当继续画下去：再转动60度，得到“部分重叠”图；再转动60度，得到“对位交叉”图，这样一共转动6次，共转动360度而还原。得到7个图形：两个相同的“对位交叉”、两个相同的“部分重叠”图、两个相同的“邻位交叉”图，一个全重叠图，这就是正丁烷的4个典型构象体，即“对位交叉”、“部分重叠”、“邻位交叉”、“全重叠”。

6，资料二，现在，我们从下面这个图来比较这几个典型构象的能量关系：

○1能量大小比较：“全重叠”＞“部分重叠”＞“邻位交叉”＞“对位交叉”

稳定性大小：“全重叠”＜“部分重叠”＜“邻位交叉”＜“对位交叉”

○2“全重叠”能量比“部分重叠”能量大8.9 mol/kj （18.9+3.4—13.4）

“部分重叠”能量比“邻位交叉”能量大10 mol/kj （13.4—3.4）

“邻位交叉”能量比“对位交叉”能量大3.4 mol/kj

为什么差值不一样？“对位交叉”的能量又是多少？其他三个的能量又是多少？这些是怎样计算出来的，是更加复杂的问题，涉及到现代化学的定量计算，大家有兴趣可自己深入学习，这样不断自我求知，正是我们对同学们的希望。

复习和练习

1，画出丁烷4个典型构象的纽曼式图；

2，画出乙烷的两个构象的伞形图、锯架式图和纽曼式投影图。

3，写一篇实事求是的学习心得告诉老师，说说你的心里话，你想说什么就说什么，使我们的活动开展得更好。