
【化】 conformational inversion
在漢英詞典視角下,“構象反轉”(Conformational Inversion)指分子通過單鍵旋轉改變其三維空間排列,形成能量不同的立體異構體(構象異構體)的過程。該術語強調分子骨架未斷裂時,原子或基團相對位置的動态翻轉現象,常見于環狀或柔性鍊狀有機分子。以下是詳細解釋:
定義對比
能量特征
需克服能壘(energy barrier),例如環己烷構象反轉能壘約45 kJ/mol,通過半椅式過渡态實現。公式表示為:
$$ text{Chair} rightleftharpoons text{Half-chair} rightleftharpoons text{Chair}'
$$
翻轉機制
環己烷從一種椅式構象經扭曲的半椅式過渡态,翻轉為另一椅式構象,導緻軸向/平伏鍵互換(圖1):
圖片來源:Journal of Chemical Education
立體效應影響
取代基(如甲基)增大能壘(甲基環己烷翻轉能壘≈64 kJ/mol),因過渡态中1,3-二直立鍵排斥增強。
蛋白質動态性
酶活性位點可通過局部構象反轉適配底物,如酪氨酸-tRNA合成酶的“反密碼子環”翻轉。
藥物構效關系
分子構象反轉可能改變藥效:
(注:部分文獻鍊接需機構權限訪問)
構象反轉是有機化學中的重要概念,指分子中因單鍵(如C-C鍵)旋轉導緻的空間排列變化,使同一化合物形成不同構象異構體的過程。以下是詳細解釋:
構象反轉由C-C單鍵的自由旋轉引發,同一分子可産生多種空間排列形式(即構象)。這些異構體因原子或基團的空間位置不同而存在能量差異。例如,乙烷分子通過單鍵旋轉可形成順疊、順錯、反錯和反疊等極限構象()。
環己烷的椅式構象反轉是典型例子。椅式構象通過環的“翻轉”,使原本向上的軸向氫變為向下的平伏氫,反之亦然。此過程涉及中間過渡态(如船式構象),能量較高但能壘較低,室溫下即可快速轉換()。
構象反轉影響分子的物理化學性質,如溶解度、反應活性等。例如,藥物分子不同構象可能導緻藥效差異,因此研究構象反轉對藥物設計有重要價值()。
構象能壘計算可表示為: $$ Delta E = E{text{過渡态}} - E{text{穩定構象}} $$ 其中,$Delta E$越小,構象反轉越容易發生。
如需更完整信息,可參考有機化學教材或權威數據庫。
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