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雙烯的光學活性 Optical activity in Allenes
2010/09/27 08:34
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在內消旋化合物中,分子有對掌中心,是非對掌性的,沒有光學活性。相反地,有一種不常見但可能發生的情形,分子沒有四角錐體的碳原子對掌中心,它是對掌性的,有光學活性的。

 

有機化學的基礎166

1.     在內消旋化合物meso compound中,分子有對掌中心,是非對掌性的(不同異構物彼此並不是互為鏡像),沒有光學活性。

2.     相反地,有一種不常見但可能發生的情形,分子沒有四角錐體的碳原子對掌中心,它是對掌性的,有光學活性的。

3.     舉例來說,二個2,3戊雙烯 2,3-pentadiene異構物分子是不能夠重疊的,而且彼此是互為鏡中的影像。因此它們是鏡像異構物enantiomers,有光學活性optically active

      

  「2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」的「甲基CH3」用黑色球體代表。

4.     有光學活性的對掌性分子,絕對不可以有「把分子結構切割成兩兩對稱的鏡面」,很明顯地,2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」沒有這樣的平面。

      

2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」用球體與棍棒結構表現。

5.     因此,我們應該要檢查分子本身有沒有對稱性,因為這是判斷它是不是對掌的關鍵。

6.     實際上,要發現由碳」原子組成的四角錐體的對稱位置,比分辨非四角錐體的分子,來得容易的。

n         翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. WhitesellOrganic Chemistry

 

研析心得:

1.     內消旋化合物「2,3-二溴丁烷 2,3-dibromobutane」有2個對掌中心,因為這個分子可以從中找到一個「鏡面」切出左右對稱的兩半(化學鍵可以旋轉),所以它是非對掌性的,沒有光學活性。

      

2.     2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」沒有辦法找到切出左右對稱的「鏡面」,因為雙烯腰部3個碳組成的骨架,是無法旋轉的雙鍵,所以,兩端的「甲基」沒有辦法透過旋轉的方式調整成對稱的樣子。

3.     雙烯兩端的「甲基」,為什麼不會剛好兩兩相對,變成對稱的分子?

4.     因為這樣一來,兩端的甲基太靠近,會產生凡得瓦斥力,增加「環張力steric interactions」,會造成分子結構不穩定,而且某些化學鍵並排重疊,也會有電子的斥力,增加扭張力torsional strain,同樣造成分子結構不穩定,總而言之,甲基兩兩相對的分子結構,並不穩定。

5.     所以,2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」兩端的「甲基」會錯開位置,以追求最大的穩定度。這樣一來,就不可能出現左右對稱的結構。

6.     2,3戊雙烯 2,3-pentadiene」為了追求最大的穩定度,調整二個甲基錯開的角度,最低能量的角度應該是固定的。同一個角度可以有二種甲基組合,剛好構成二個互為鏡中影像的鏡像異構物。

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