环越大角张力越小吗?

学术   2025-01-11 08:16   德国  

环越大角张力不一定越小。


事实上,从环丙烷到环N烷,随着环的增大,角张力先是减小,到环己烷时减到最小,然后又随着环的增大而增大,到环癸烷时,角张力又会再度减小,直至到零。


下图可能会更直观(来源于Libre Texts)。



1. 角张力定义

张力说是由德国化学家拜耳(Baeyer,注意与拜耳公司的创始人拜耳(Bayer)区别,不是同一个人,但都是德国人)于1885年提出的


虽然拜耳当时错误地认为所有的环状化合物都具有平面结构(如此,应该是环戊烷的张力最小,但与事实相反),但他提出的分子内键角偏离正常键角时会产生张力的现象是确确实实存在的,这种由于键角的屈挠引起的张力叫角张力,又称“Baeyer张力”。


2. 角张力与燃烧热

角张力大小除了可以由键角偏离正常键角的程度定性来直观比较外,还可以通过对比每个CH2的燃烧热数据来定量判断。


燃烧热数值越大,就意味着角张力越大。



3. 角张力与构象

很容易理解,因为键角与正常键角有所偏离,不同构象的角张力也是不同的。


就拿环己烷举例,只有在椅型构象时才无角张力,而扭船型构象、船型构象和半椅型构象均存在角张力。



4. 角张力与环张力

角张力只是引起环张力的一种,其余的张力类型还有空间(跨环)张力和扭转张力等。


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