2,3,7,7,8,10-六甲基一烷（而个是2,4,5,5,9,10-六甲基|一烷） 三、烷烃的分子结构 1.甲烷和乙烷的分子结构 甲烷的结构式一般与成CH4近代物理方法测定，甲烷分子为一正四面体结构，碳原子位 于正四面体中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶点。四个碳氢键的键长都为0.109m,键 能为414.9kJ·mo1,所有H-C-H的键角都是109.5°。甲烷分子的正四面体结构见图。 H H 从碳原子的杂化轨道理论也可以理解甲烷分子的正四面体结构。在形成甲烷分子时，四个 氢原子的轨道沿着碳原子的四个杂化轨道的对称轴方向接近，实现最大程度的重叠，形成四个 等同的CHo键。 乙烷分子中的碳原子也是以sp杂化的。两个碳原子各以一个sp轨道重叠形成CCo键， 两个碳原子又各以三个sp杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠形成六个等同的C-Hσ键。 2.乙烷及其同系物的构象 在常温下，乙烷分子中的两个甲基并不是固定在一定位置上，而是可以绕C-C·键自山旋 转，在旋转中形成许多不同的空间排列形式。这种山于绕单键旋转而产生的分子中的原子或基 团在空间的不同排列方式，叫做构象(conformation).,同一分子的不同构象称为构象异构体。 乙烷分子可以有无数种构象，但从能量的观点看只有两种极限式构象：交叉式构象和重叠 式构象。交叉式构象两个碳原子上的氢原子距离最远，相互间斥力最小，因而内能最低，稳定 性也最大，这种构象称为优势构象。在重叠式构象中，两个碳原子上的氢原子两两相对，相 互间斥力最大，内能最高，也最不稳定。其它构象内能介于二者之间。 表示构象可以用透视式或纽曼(Newman)投影式。 视式 投 透视 投影式 (a)交叉式构象 (b)重叠式构象 交叉式与重叠式的构象然内能不同，但差别较小，约为12.5kJ·mo1。因此，在室温时 可以把乙烷看做交叉式与重叠式以及介于二者之间的无数种构象异构体的平衡混合物。 山于各种构象在室温下能迅速转化，因而不能分离出乙烷的某一构象异构体。 丁烷可以看作是乙烷分子中的两个碳原子各有一个氢原子被一个甲基取代后的产物，当绕 C2-C30键旋转360°时，每旋转60°可以得到一种有代表性的构象。如1图1-6所示：