分子内与分子间反应的熵效应
为何二氧戊环(环状缩醛)比链状缩醛更易形成且更稳定?
分子内与分子间反应的熵效应能量曲线
对比分子间反应(ΔS<0,ΔG>0)与分子内反应(ΔS≈0,ΔG<0)的自由能曲线,突出熵变对反应方向的决定性作用。
缩醛形成的自由能曲线:熵效应的决定性作用
ΔG = ΔH − TΔS
分子间反应
2 分子醇 + 1 羰基 → 1 缩醛 + H₂O
G
反应进程
反应物(3 分子)
TS
产物(2 分子)
ΔG > 0
ΔH ≈ 0(成键/断键相当)
−TΔS > 0(分子数↓,无序度↓)
分子内反应(环化)
1 分子二醇 + 1 羰基 → 1 二氧戊环 + H₂O
G
反应进程
反应物(2 分子)
TS
产物(2 分子)
ΔG < 0
ΔH < 0(五元环张力小)
−TΔS ≈ 0(分子数不变)
熵效应核心
— 分子间反应减少分子数(ΔS<0),熵项
−TΔS > 0
抵消焓变,使 ΔG 偏正;分子内环化不改变分子数,熵项近零,焓变主导 ΔG。
实验证据
— 乙二醇与酮在 TsOH 催化下加热即可高收率生成
二氧戊环
,而链状缩醛往往需要 Dean Stark 分水器不断除水才能推动平衡。
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