丁烷的构象旋转与 Newman 投影
沿 C2–C3 键旋转时二面角与势能的周期变化
丁烷 C2-C3 键旋转的 Newman 投影与势能曲线 展示丁烷沿 C2-C3 键旋转时六个典型构象的 Newman 投影及对应势能变化,标注对位交叉、邻位交叉和全重叠构象。 丁烷 C2–C3 键旋转:Newman 投影与势能曲线 CH₃ H H 0° syn Me–Me 重叠 CH₃ H H CH₃ 60° gauche 邻位交叉 CH₃ CH₃ H H 120° 重叠 Me–H 重叠 CH₃ H H CH₃ 180° anti 对位交叉 CH₃ H CH₃ H 240° 重叠 Me–H 重叠 CH₃ H H CH₃ 300° gauche 邻位交叉 ~19 kJ/mol 3.8 ~16 0 ~16 3.8 相对势能 (kJ/mol) 0 10 20 60° 120° 180° 240° 300° 360° 二面角 θ (C1–C2–C3–C4) 势能极小(稳定构象) 势能极大(过渡态) 前碳键 后碳键
anti-periplanar (180°) 两个 CH₃ 相距最远,全局能量最低,是直链烷烃锯齿状构象的来源。
syn (0°) 两个 CH₃ 完全重叠,能量最高 (~19 kJ/mol),为构象转换的过渡态。
gauche (60° / 300°) 局部极小,比 anti 高 3.8 kJ/mol,室温下快速互变。
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