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4.9 : 环状化合物的立体异构体

在本课中,我们深入研究环构象的作用及其稳定性,它决定空间排列,进而决定环状化合物的分子对称性和立体异构性。 1,2-二甲基环己烷被用作案例研究,评估可能的立体异构体数量。

在这个例子中,由于存在2个 (n = 2) 手性中心,理论上有 2n = 4 种可能的构型,并且由于环骨架为非平面的椅型构象,缺乏对称平面。 此外,由于环己烷环中环翻转特性,这四种可能的构型中的每一种都可能进一步以两种或更多种构象的混合物形式存在。

通过 1,2-二甲基环己烷的顺式反式构型的案例研究,显示了环系统中的构象灵活性对可能的立体异构体数量的影响。 虽然顺式构型是手性分子(不可叠加的镜像),其对映体是潜在的不同立体异构体,但室温下的快速环翻转使这些构型可相互转换且不可分离。 因此,它们实际上代表同一分子的不同构象。 另一方面,反式异构体是手性分子,无法通过分子旋转或环翻转而叠加,因此它们作为单独的化合物存在。 这一分析表明,所选示例存在三种立体异构体——一种顺式异构体和一对反式对映异构体。

这一概念可以通过另一个环结构进一步阐明:1,3-二甲基环己烷。 由于分子中存在对称平面,顺式构型是非手性的。 因此,具有两个手性中心的1,3-二甲基环己烷系统表现出三种立体异构体——两种不可互换的反式对映体和一种非手性顺式构型。

综上所述,当评估环状化合物时,需要研究环翻转和对称平面两个方面,方可确定可能的立体异构体数量。

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StereoisomerismCyclic CompoundsRing ConformationMolecular SymmetryChiral CentersChair ConformationPlane Of SymmetryRing flippingCis ConfigurationTrans ConfigurationEnantiomers

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