立體構象
一直來認為單鍵是可以自由旋轉的,後來發現一些聯苯衍生物有手性,這就說明兩個苯環相連的單鍵是不能自由旋轉的,受到了取代基的阻礙,因而產生了對映異構。1936年以後,認識到即使最簡單的乙烷,其C-C單鍵的旋轉也不是完全自由的,可產生無數構象異構,即一個化合物有許多構象式,可以用Newman投影式或透視式表示它們的立體形象。
乙烷構象
乙烷的C-C單鍵相對旋轉不同的角度,分子上氫原子之間就會產生無數的不同的空間排列方式,也就產生了無數的構象,其中典型的幾種構象表示如下:沿C-C單鍵旋轉軸的方向觀察,則兩個碳原子重迭在一起,用圓圈表示。圓圈上面的三個氫原子表示靠近觀察者的甲基,圓圈後面的三個氫原子,表示遠離觀察者的甲基。
乙烷的扭轉角為120°,240°,360°的構象式稱為重迭式。扭轉角為60°,180°,300°的構象式稱為交叉式。交叉式因非鍵合氫原子間距離較遠,非鍵張力就較小,所以,它是占優勢構象。
烷烴與石油
烷烴的天然來源主要為石油和天然氣,因此石油是現代社會最重要的能源之一,也是有機合成的基本原料。從油田開發出來的未經加工的石油稱為原油。原油為棕褐色至黑色的黏稠液體,具有特殊氣味,其主要成分為烴類。石油必須經過加工才能成為燃料和化工原料使用。最簡單的加工方法是分餾。近年來,利用微生物來分離提純石油中的某些成分以及利用微生物發酵法將石油萊化成為胺基酸、蛋白質、維生素和糖類等物質的研究,已成為石油工業中新的研羅瀕域。一旦這類研究轉化成為工業生產,石油將再次改變人類的生活。
烯和植物內源激素
乙烯局前生產量最大的有機化工產品,其最重要的工業用途是用於製備聚乙烯薄膜及≈種日用化工產品。此外,乙烯還用作合成環氧乙烷、乙醛、乙酸乙烯酯、乙醇、苯蕊、氯乙烯等產品的原料。
乙烯對植龜的生理作用,早在20世紀初就已經知道。但直到20世紀60年代初,由於分析技術的發展,才確定了乙烯是健康細胞的正常代謝產物。它不僅是和果實成熟有關的P源激素,而且還和細胞分裂、增長、種子的休眠、萌發,以及開花,性別分化,器官衰老脫落等生理現象有關。乙烯是植物內魄素之一。所謂植物內源激素就是植物在發芽、生長、開花、結果和成熟等整個生理周期里,為適應本身生理和生化上的需要而產生的激素。它有兩種不同的作用:促進作用和抑制作用。
乙烷的構象
乙烷的極限構象有兩個,即交叉式構象(I)與重疊式構象(II):在乙烷的無數個構象中,交叉式構象能量最低,是最穩定的構象;重疊式構象能量最高,是最不穩定的構象。重疊式構象與交叉式構象之間的能量差約為11.7kJ/mol,此能量差即為乙烷的旋轉能壘,其他構象的能量介於二者之間關於產生這種旋轉能壘的原因。一般認為至少有兩個主要原因:①vander Waals排斥作用;②鄰近的pH鍵的極化所產生的排斥力。