纽曼投影式2

上集 我们画了乙烷分子的 纽曼投影式 这集 我要讲 画长链的分子 后面 我们还会讲到 骨架是碳环的分子的 纽曼式 我觉得第二难学的分子 就是 丁烷 我们也可以讲丙烷 但丁烷会更有意思 这是乙烷 丁烷有四个碳 如果画成球棍模型 它会是像这样 这里会是一个碳原子 这里是另外一个碳原子 另外一个碳原子 在这 还有第四个碳原子 以及氢原子们 这会有一个氢这样伸展出来 像这样 还有向上的 这个碳会有两个氢原子 像这样伸出去 它也会有两个氢原子 这样伸出去 最后这个碳上有三个氢原子 -CH3 3个氢是这样的 现在 如果我们要画一个纽曼式 这四个碳里 哪个在前面 哪个在后面 你可以挑的 丁烷有意思的是 如果你选它 这是1、2、3、4号 如果你选2号碳在前面 而3号碳在后面 然后我们把这个碳看作是 这个甲基是这个碳上的一团东西 你就可以画一个纽曼式了 试试看 这是前面的碳 我们把它放在前面 然后我们把这个碳 放在后面 在我画纽曼式之前 我要把它重画 我要把甲基重新画一下 这次不把这几个键和氢画出来 而是只用CH3表示 重新画一下 我用橙色表示 所以这个碳 这时我再用球棍式表示 这个碳 有一个氢原子… 它有这个氢和那个氢 这次我们不把它全部画出来 取而代之的是表示成一个整体 我用品红色来画 我把它整个当成一个-CH3来画 这一整块直接表示成CH3 所以我要把它画很大 因为它不只有一个原子 它有四个原子 这是我们的甲基 球棍模型里 什么都要是球 这儿画一个球 这儿一个 这就是我们的2号碳 然后这里它伸出了一只手 去牵3号碳 画纽曼式时 在后面的那个碳 所以3号碳原子是这样的 然后3号碳不但有两个氢 还有这个… 你可以理解成 一个甲基连着它 只要你愿意 它和这个CH3连着 然后我把它画出来 用蓝色 我们可以这样画 甲基是从… 要画很大 因为它不只一个原子 它是一个甲基 然后它还有两个氢 抱歉 这里还有两个氢 我强调一下 这个氢、这个氢 就是这两个氢 这个东西就是这个玩意儿 那个大球就是这一整圈 我换个颜色… 用绿色好了 这两个氢原子 这个氢 还有这个氢 现在你看这个球棍式 你会发现 噢 现在我知道 要怎么画纽曼式了 把这个放在前面 这个在后面 如果你愿意 我把这大块 作为一个基团 这是一个基团 我们开始画纽曼式吧 然后我们可以思考一下 什么时候它最稳定 这里的思路是… 用这个做前面的碳 2号碳原子 在前面 这里有个-CH3朝下 然后是两个氢原子 一个氢 两个氢 这就是前面了 然后后面是这个蓝的 你可以想象 在前面… 我用橘色画这个小不点 表示这个橘色的碳原子 然后蓝色的碳原子在后面 蓝的在后面 这样 这就是蓝色的碳 这样的话 就有一个甲基朝上 然后是两个氢原子 现在 就像我们在 纽曼式的第一集(15集)里讲的 所有的基团… 这些氢原子周围有电子云 这整个甲基周围就有更大的电子云 它等于碳原子加上氢原子 它们都嫌弃对方 而甲基比氢大 所以某种程度上来说 它对 势能高低的影响更大 或者势能的起伏 所以我想 这个明里或暗里… 总之甲基 由于它有最大的电子云 它们让分子变得很挤 这两个甲基 它们要尽量地 远离彼此 所以这种画法 应该就是 交错式 不过如果讲的是甲基 而且它们离彼此最远 我们就称这样的为 反式构象 然后如果我们想一下 两甲基的二面角 这里 它们的二面角是180° 180°的二面角 这时的势能最低 或者说最稳定 你如果不明白 当我讲最低势能时 你就想象一下 一个地面的石头的势能要低于 离地50尺的石头的势能 地上的石头更加稳定 它比较不能做什么 如果它在50尺的高空 你推它一下 它会掉下悬崖什么的 或者早就在下落了 谁知道呢？ 势能更高时它有运动的趋势 更容易释放能量 不过如果你的势能比较低 你就更稳定 所以这是最稳定的构象 那么你还能有别的情况么？ 呐 你可以旋转这个… 假设我们顺时针旋转后面这个碳 我们可以得到什么构象？ 我先画出前面这部分 有一个甲基CH3 然后还有两个氢原子 一个氢 两个氢 复制粘贴一下 所以有两个… 我的意思是 这中间有无数个构象 不过需要注意的是这些 复制然后粘贴 我一共打算画3个 现在你有了这个 再粘贴一次 又有了一个 很明显 这是前面的碳 三个都是 如果我喜欢 我会用一个小橘点 表示它是前面的碳 然后我画后面那个碳 我应该把这个也给复制粘贴的 这些后面的碳也好了 现在 如果我把它转动60° 如果后面的碳被转动60° 它会变成怎样？ 这样的话 这个氢会跑到这儿 所以这个氢会到这儿 抱歉 应该要转120°才对 本来是60° 但应该是120° 所以这个氢会跑到上面 而这个甲基现在会在这儿 然后这个氢会在这儿 这就是整个后面转动120°的结果 这个构象呢 叫做反式构象 它是最稳定的 因为甲基们 离彼此最远 而这个呢 就叫 偏转构象 让我写下来 这是 偏转构象 然后你可以把它理解成 第二稳定的 至少甲基是错开的 不是正好重合的 这里 甲基 最大可能地离对方最远 如果你回到球棍模型 其实我画的就是这个构象 它们离对方最远 如果你转动后面的碳 如果你转动它 两个甲基就会变近 然后它们的电子云就开始相互拥挤 所以这样的构象 最稳定 如果你转动一点 它们就离得更近 不过仍是交错的 你得到了偏转构象 下面如果我们旋转… 我们顺时针转动后面的碳60° 会怎么样？ 嗯 我们会得到重叠构象 碳原子是直接… 两个甲基会 直接重叠 所以这是最不稳定的 对吧 所以你的这个… 我轻轻画一下 所以你的CH3会跑到这儿 然后你的氢 正好在彼此的后面 一个氢 两个氢原子 所以这种重叠式 是最不稳定的 而且势能也最高 然后如果我们再转个60° 就会变成另一个偏转构象 如果再把它转动60° 甲基会跑到这儿 然后氢会跑到上面 然后这个氢会在这儿 所以这是交错的 这个甲基 至少没有直接在对方后面 不过它们没有离得最远 如果我们再转个120° 就回到反式构象了 所以这也是一个偏转构象 希望现在你们都听懂了 只要选两个碳 然后就可以… 如果这两个碳上 连着大块头 你可以把它们用一团表示 这个时候 你就可以用纽曼式 表示分子的任一部分了 怎样转动 还有什么情况下 它会更稳定或者更活跃