显然,环丙烷的弯曲键中,杂化轨道重叠少,键不牢固。而且电子云分布在连接两个碳 原子的直线外侧,容易受到亲电试剂(如HBr等)进攻而开环。环丙烷分子中,相邻两 个碳原子上的CHσ键是重叠式排列,存在扭转张力,这是引起环丙烷能量增加而不 稳定的又一个原因。如图6.1(I)所示 在环丁烷、环戊烷、环已烷分子中,碳原子不是处于同一平面内。例如,环丁烷是 蝴蝶结构,而环戊烷有信封型和扭曲型两种不同结构,如图6.2所示。环丁烷和环戊烷 的C-CC键角均没有达到1095°,它们均存在角张力,但比环丙烷的角张力小。环 己烷分子中C-C-℃键角为109.5°,它没有角张力。所以,环丙烷、环丁烷、环戊烷、 环己烷的环的稳定性依次增大。 信封型 扭曲型 图6.2环戊烷的封型和扭曲型构象 64环已烷及其衍生物的构象 1940年,O.Hase用电子衍射法研究一取代环己烷的分子结构发现椅式是环己烷 最稳定的构象。1950年D.Baπon根据构象来分析含环已烷环的化合物的化学反应性, 取得卓越成就。Hasl和 Banon共同获得1969年诺贝尔化学奖。 环己烷六个碳原子保持109.5°的键角,是非平面结构。它有两种构象,一种是C1 C2,C4,C5四个碳原子在同一个平面内,C3和C6两个原子在平面的上、下方,其形状 像一把“椅子”,称为椅型构象( chair conformation,如图6.3(I)所示。图6.2(Ⅱ) 是椅式构象的纽曼投影式。另一种是C1,C2,C4,C5四个原子在一个平面内,C3和C6 在平面的上面,形状像一条“小船”,称为船型构象( boat conformation),如图6.3(I) 所示。图63(Ⅳ)是椅式构象的纽曼投影式 (Ⅳ) 图1517环己烷的构象 在椅型构象中,任何两个相邻碳上的碳氢键都处于交叉式,所以椅型构象无角张力 也无扭转张力,是无张力环。在船型构象中,相邻碳上的碳氢键并非全是交叉式,所以