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相關課程
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- 前面講過很多環
- 我們都只是把它們畫成圈
- 例如 環己烷
- 我們只是簡單地把它畫成了六邊形
- 我們把它畫成了這樣
- 呐 從前幾集我們知道
- 碳原子的鍵並不在同一個平面上
- 以甲烷(CH4)爲例
- 最簡單的例子
- 碳原子在中間
- 一個氫原子像這樣伸出來
- 另一個氫原子在屏幕的平面上
- 另一個伸向屏幕後面
- 而另一個豎直向上
- 所以這就是個四面體的結構
- 並且在甲烷中
- 鍵與鍵的夾角是109.5°
- 碳通常會形成這種形狀的鍵
- 但它也不總是109.5°
- 但是差不多
- 大小取決於它接連的不同的
- 原子或分子是什麽
- 知道了這個
- 我們試著想象一下 在三維空間中
- 環己烷分子會是什麽樣的？
- 那麽爲了弄清楚那個
- 我們先看一下這兩個鍵吧
- 我會努力畫好
- 它的一個三維構型
- 那麽這兒的這些鍵 是像這樣
- 然後是下邊這個 橙色的
- 我會這樣畫
- 接著是上邊的 洋紅色的
- 我會這樣畫
- 再然後 我看一下哈 紫色的
- 我們看一下這兩個
- 我把它們連起來
- 所以就是一個這樣的東西
- 希望這個能看清楚
- 那個就是這個端點
- 而這個點就是這個點
- 而環己烷的這種表示
- 稱爲 椅型構象
- 椅型
- 顧名思義
- 它就像一把椅子
- 這是椅背
- 這是你坐著的地方
- 我想你的小腿會貼著這兒
- 你的雙膝會這樣靠著某個地方
- 這被稱爲椅型構象
- 現在 另一種可能存在的構象
- 被稱爲 船型構象
- 然後我把同一個分子
- 畫成船型構象
- 如果我從一個稍微不同的視角來看
- 例如從上方看它
- 它會看起來像船一樣
- 它會看起來像船一樣
- 像這樣
- 這裡要用紫色
- 像這樣
- 現在 首先你可能會問 Sal老師
- 你說了它是這個模樣的原因
- 是碳原子要形成類似四面體的結構
- 或者是三角架形的鍵
- 但是我沒有看到這樣的鍵
- 我還是把船畫好一點
- 至少船的這端要畫得更好看一些
- 好啦
- 你說
- 我沒有看到三腳架形的鍵
- 如果要看到這樣的
- 那就要把氫原子畫出來
- 所以我把氫原子畫出來
- 那我在這兒畫一個氫原子
- 它應該是像這樣豎直向下
- 這兒是一個豎直向下的氫
- 這兒是一個豎直向上的氫
- 這兒是向上的
- 這兒向下 這兒向上
- 現在 每個碳上都畫了一個氫
- 那麽還有一些要畫
- 在這兒畫一個 豎直向上的
- 錯了 其實是斜向上的
- 一個氫原子
- 我在這兒畫一個同樣是斜的氫
- 這些家夥也有這樣的氫原子
- 一個氫原子在這兒
- 然後 我看一下 這家夥也需要氫
- 那麽就有一個像這樣斜向下的氫
- 然後一個像這樣的氫
- 然後這家夥有個像這樣的氫
- 如果你看到它像這樣
- 只要你觀察分子上的任何一個碳
- 觀察任何一個
- 你會發現它們都形成了
- 一個三腳架形的四面體構型
- 這裡 它們之間的夾角接近109°
- 碳碳鍵之間的夾角
- 大約是110°
- 現在 我已經用不同的顏色來表示
- 碳原子上的不同氫原子
- 這麽做我是有用意的
- 這些豎直向上或豎直向下的氫原子
- 我們稱它們是 直立氫原子
- 而橙色的這些
- 斜向一邊的
- 我們稱它們 平伏氫原子
- 這些是平伏氫原子
- 然而知道這個名稱的好處是
- 我們討論不同的構象時
- 椅型的和船型的
- 這些平伏和直立是可以改變的
- 如果向上翻轉的話
- 反之亦然
- 我們會在下集進一步討論這個
- 那爲什麽它們叫平伏鍵…
- 你想想…
- 不過有時不好想象
- 這個鍵和那邊的這個鍵
- 是平行的
- 而這個鍵和這個是平行的
- 平伏鍵會與環上的某些鍵
- 相互平行
- 所以這個和那個是平行的
- 其實我應該… 應該用顏色標記一下
- 嗯 我不用同樣的顏色了
- 這個和這個平行
- 這個和這個平行
- 所有平伏鍵都可以這樣
- 那比方說 我不想…
- 我把顏色都用完了
- 所以這個和這個平行
- 也和這個 還有這個
- 我們可以把全部都標出來
- 我們可以再標一組
- 這家夥和那家夥平行
- 我畫得並不十分精確
- 不過希望你們能明白
- 然後我再看一個
- 看一下哪個和哪個平行
- 這個鍵和這個平行
- 所以和環上的鍵平行的鍵
- 就稱爲平伏鍵
- 那麽跳出環上的
- 不平行於環上任何一個鍵的
- 我們稱爲 直立鍵
- 在這兒我已經畫了
- 直立鍵是這些
- 豎直向上和豎直向下的這些
- 船型構象也是一樣
- 現在 你可能會問的是
- 呐 這是兩種構象
- 兩種構象裏的碳原子
- 都是四面體構型
- 好吧 我畫一下吧
- 這個直立鍵是豎直向下的
- 這個是豎直向下的
- 這裡
- 這個氫原子其實是豎直向下的
- 因爲我們把它翻過來了
- 然後這裡
- 這個氫原子是豎直向上的
- 然後另一個是斜向下的
- 這就形成了三腳架
- 爲了讓這個也是三腳架
- 你要有一個氫
- 斜著伸出去
- 這也有一個斜著出去的
- 沿著… 你可以把它看作
- 和這家夥在一個平面上平行
- 這裡很難看出來
- 但其實它和這個是平行的
- 這家夥像這樣伸出來
- 然後這家夥會有一個直立的氫
- 它還有一個像這樣的平伏氫
- 所以不論在是椅型還是船型構象中
- 都可以畫出三腳架型來
- 但問題是 那個更穩定呢？
- 這實際上就是
- 直觀地分析
- 這些碳氫化合物的
- 立體結構的意義之一
- 例如 環己烷
- 那麽在這裡… 從前面的學習中知道
- 所有這些氫原子都
- 連著碳原子
- 這些鍵 周圍分布著電子雲
- 電子雲是帶負電的
- 所以它們同性相斥
- 遠離對方
- 在椅型構象中
- 這個碳原子向上
- 這個-CH2-有兩個氫原子
- 它連著剩下的環
- 它離這個-CH2-最遠
- 所以這時 勢能較低
- 或者說構型更穩定
- 或者構象更穩定
- 而在這個船型構象中
- 這個-CH2-和這個-CH2-近多了
- 我想說 這就是它們兩個的主要區別
- 它們想遠離對方
- 它們互相排斥
- 所以船式的勢能較高
- 或者說它沒那麽穩定
- 所以這只是一個起點
- 形象化環烴的起點
- 下集我們會運用這個信息
- 進一步討論
- 或許 一個分子可能有
- 不同的椅型構象
- 那麽哪個更穩定
- 這裡 環己烷這個例子中
- 有兩種椅型構象同樣穩定
- 那我馬上畫一下
- 那麽有… 其實我不用…
- 我想一下哈
- 我不用複製粘貼了
- 我直接重畫這家夥的另一個椅型構象
- 就行了
- 我畫在清靜一點的地方
- 因爲這顏色太混亂了
- 我來畫一下 同一個環己烷
- 但有兩種椅式構象
- 並達到平衡
- 那麽有這樣一根鍵
- 還有這樣一個
- 因爲它是一種椅型構象
- 所以是這樣
- 然後這同一個碳氫化合物…
- 或者對同一個環己烷
- 兩種椅型構象可以
- 達到平衡
- 我在這兒留多一點地方
- 所以它是這樣的
- 我用粉色表示
- 它像這樣向上
- 檢查一下我…
- 不 我要畫得更像一點
- 這個粉色的像這樣
- 然後藍色的家夥就像這樣
- 注意 這種情況下
- 這個碳原子在椅子的上方
- 而這個碳原子在底下
- 然後它們被翻轉了
- 不過它們還是同樣穩定的構象
- 但一種分析方法是
- 這個碳上的所有直立的氫
- 都變平伏了
- 反之亦然
- 我給你畫一下哈
- 我只畫這個碳的氫
- 這個碳有一個是直立的氫
- 和一個是平伏的氫
- 平伏鍵和這個是平行的 像這樣
- 而這家夥也有一個平伏氫原子
- 這個鍵和這兩個都平行
- 還有一個直立氫原子
- 不過如果它翻轉了…
- 我只畫這兩個家夥的氫
- 如果這個結構像這樣翻轉了
- 會怎樣？
- 呐 這兒的這個氫變成這個方向的
- 而黃色的這個
- 變成這個方向的
- 在這兒 它是平伏的
- 到這兒就變成了直立的
- 藍色這部分也一樣
- 當翻轉時 這個平伏氫…
- 整個藍色部分翻向下
- 它就變成了直立的
- 而這個直立的氫 向下翻轉時
- 就變成了平伏的
- 所有的氫原子都是這樣的
- 這兒有兩個直立氫原子
- 一旦翻轉過來…
- 有了一個直立的氫
- 然後還有一個平伏氫
- 翻轉之後
- 這兩個平伏氫原子變成了直立的
- 變成了直立的
- 而這兩個家夥變成平伏的了
- 那我用黃色表示
- 它和它都變成平伏的了
- 所以它們倆變成平伏的了
- 它們和另一端的是平行的
- 而對這兩個氫原子也是這樣
- 這是個值得思考的有趣玩意
- 而且這真的只是
- 思維上的實驗
- 幫助我們想象這些立體分子