构象分析
构象分析研究单键旋转如何产生不同能量的分子形状，以及优选形状如何控制性质和反应性。
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Definition
构象分析是研究分子通过单键旋转所能采取的不同空间排列（构象异构体）的能量学和反应性。
Scope
本主题涵盖扭转应变和纽曼投影、非环状体系的交叉式和重叠式构象异构体、环己烷的椅式和船式构象异构体、轴向与赤道取代基的偏好、环张力以及构象与反应性之间的联系。
Core questions
- 为什么乙烷的交叉式构象能量低于重叠式构象？
- 为什么环己烷上的取代基倾向于赤道位置？
- 构象如何影响反应的速率和结果？
Key theories
- 扭转应变和交叉式偏好
- 相邻原子上的键之间的重叠相互作用会增加能量；交叉式排列使扭转应变最小化，因此更受青睐。
- 椅式构象和轴向/赤道偏好
- 环己烷采取无应变的椅式构象；大体积取代基倾向于赤道位置，以避免不稳定的1,3-二轴向相互作用，这是巴顿构象分析所阐明的一个概念。
Clinical relevance
构象偏好决定了柔性药物分子如何与其靶点结合，以及刚性支架如何预组织官能团。在类固醇等天然产物中，固定的椅式构象决定了其生物形状和活性。
History
哈塞尔对环己烷的电子衍射研究和巴顿于1950年将构象推理应用于类固醇，确立了构象分析作为一种预测工具，他们的工作获得了1969年诺贝尔化学奖的共同认可。
Key figures
- Derek Barton
- Odd Hassel
- Ernest Eliel
Related topics
Seminal works
- barton1950
- elielwilen1994
Frequently asked questions
- 什么是1,3-二轴向相互作用？
- 它们是轴向取代基与环己烷环同一面上相距三个碳原子的两个轴向氢（或基团）之间的空间位阻，这使得轴向位置相对于赤道位置不稳定。
- 构象异构体是可分离的化合物吗？
- 通常不是；构象异构体在室温下通过键旋转快速相互转化，通常无法分离，尽管高能垒（如在某些受阻联苯中）可以使它们分离。