羟基取代脂肪族一元酸的电子结构与化学反应性的讨论

为引导和构建结构决定性质教学,通过含羟基取代的直链型脂肪族羧酸化合物羟基代十一酸的空间构象和电子结构分析,获得α-羟基十一酸的α-C-COOH单键旋转能垒为9.0337 kcal/mol和α-C-OH键单键自由旋转能垒为28.1556 kcal/mol,表明α-C-OH键单键旋转受阻;羟基酸化合物的碳原子电荷受羟基氧原子和羧基影响,随链长度n取代羟基,α-C、β-C、γ-C、δ-C、ε-C、ζ-C等碳原子负电荷减少;羟基取代酸体系能E随n位羟基取代关系E=-614.651+0.059/n(2≤n≤11).

腈基取代脂肪族一元酸的电子结构与化学反应性

为了引导和构建结构决定性质教学思想,对腈基取代直链型脂肪族羧酸化合物的空间构象和电子结构进行了分析,结果表明α-腈基癸酸羧基C1—C2单键旋转构象能量能垒17.4758kJ/mol;腈基使碳原子电荷密度减少,腈基取代使酸性加强,羧基H原子电荷ρ与n的关系遵从ρ=0.449-0.006ln(n)(2≤n≤10)规律,腈基取代位置n-C原子与羧基碳电荷遵从ρ=0.716+0.123/n(2≤n≤10)关系;腈基取代酸(HA)的体系能随与羧基的距离n增加次降低,遵从E=-631.492-0.007ln(n)(2≤n≤10)规律.

苯基取代脂肪族一元酸的电子结构与化学反应性的讨论

通过苯基取代直链型脂肪族羧酸化合物的空间构象和电子结构分析,α-苯基癸酸的羧基C—C单键能垒达791.9584kcal/mol,α-C—Ph单键旋转能垒达205.5113kcal/mol,α-苯基癸酸的α-C—C和α-C—Ph单键空间效应较大;苯基对羧酸化合物有吸电子作用;苯基对羧酸的离解能力变化随苯基与羧基的距离增加而减小,这种变化规律的位置在癸酸的奇数位比偶数位使羧基H的电荷密度减少明显,可形成2条趋一点的曲线;α-苯基癸酸的反应性比β-苯基癸酸的反应性好,β-苯基癸酸比γ-苯基癸酸反应性大,苯基癸酸比对应癸酸的化学反应活性大.

硝基取代脂肪族一元酸的电子结构与化学反应性的讨论

为了引导和构建结构决定性质教学思想,通过硝基取代直链型脂肪族羧酸化合物的空间构象和电子结构分析,α-硝基癸酸羧基C-C单键旋转最高能垒达90.4286kcal/mol,羧基的OH与硝基之间空间效应较大。阐明硝基取代羧酸化合物的电荷分布与化学反应性能的关系。

氨基取代脂肪族一元酸的电子结构与化学反应性的讨论

引导和构建结构决定性质的教学思想,理解结构与化学反应性能的关系.通过氨基取代直链型脂肪族羧酸化合物的空间构象和电子结构分析,在α-氨基癸酸中,(1)-αC-C键自由旋转能垒8.425 1kcal/mol,-αC-N键自由旋转能垒14.042 3kcal/mol,高能构象时分子极性较大,为化学反应活性构象;(2)碳原子电荷密度受到氨基的影响,随着氨基取代位置n增加,-αC、-βC、-γC等碳原子负电荷密度减少;(3)氨基酸的体系能E随氨基与羧基有位置n的关系具有E=-594.804-0.005ln(n)(2≤n≤10),给予阐述.