
【机】 Baeyer strain theory
拜尔张力学说(Baeyer Strain Theory)是德国化学家阿道夫·冯·拜尔(Adolf von Baeyer)于1885年提出的经典有机化学理论,其核心观点认为环状化合物的稳定性与分子内角张力(angle strain)密切相关。该理论通过分析环状结构中碳-碳键角的理想值与实际值的偏差,解释了不同大小环烷烃的稳定性差异。
从汉英词典视角,该学说对应英文术语为"Baeyer's Strain Theory",其中“张力”(strain)特指分子因键角畸变产生的能量升高现象。根据该理论,理想四面体键角(109°28')在环状结构中难以实现,例如:
现代研究显示,该学说虽未考虑其他张力类型(如扭转张力),但仍为理解环状分子构象提供了基础框架。剑桥大学化学系教材指出,拜尔理论成功预测了五元环、六元环化合物的相对稳定性,推动了环化学的发展(来源:Cambridge Chemistry Curriculum)。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将“拜尔张力”收录为标准术语,定义为“环状分子因键角偏离理想值而产生的应变”(来源:IUPAC Compendium of Chemical Terminology)。
拜尔张力学说(Baeyer Strain Theory)是德国化学家阿道夫·冯·拜尔(Adolf von Baeyer)于1885年提出的理论,主要用于解释环状化合物的稳定性差异。以下是其核心内容及意义:
拜尔假设所有环状化合物均为平面结构,且碳原子采用正四面体构型(键角为109°28′,即约109.5°)。若环的实际键角偏离此理想值,则会产生角张力,导致分子不稳定。
拜尔的理论基于平面环假设,但后续研究发现,非平面构象(如环己烷的椅式构象)能通过调整键角降低张力。例如,萨赫斯(Sachse)和莫尔(Mohr)提出非平面环模型,修正了拜尔的理论。
尽管存在局限性,该学说为环状化合物的研究奠定了基础,并解释了小环化合物的高反应活性。拜尔因此贡献获得1905年诺贝尔化学奖。
环的角张力(E)与键角偏差(Δθ)的关系可近似为: $$ E = frac{1}{2}k(Deltaθ) $$ 其中,k为与环结构相关的常数。
拜尔张力学说通过键角偏差解释环的稳定性,推动了有机化学理论发展,但其平面环假设后被修正,更全面的分析需结合构象效应。
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