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胺的结构
19.5
胺类化合物包含一个sp3 杂化的氮原子,呈三角锥形分子几何构型,氮原子位于锥顶,三个成键基团构成锥形的底面。
如果将非键合电子视为第四个基团,则胺类氮原子的几何构型近似为四面体,键角约为108°,C–N键长为147 pm。
带有三个不同取代基的胺类化合物以氮原子为立体中心而具有手性。它们以对映异构体形式存在,在命名时非键合电子被赋予最低优先级。
这两种对映体可通过锥形翻转快速相互转化。
在瓦尔登翻转过程中,对映体经过一个sp2杂化的平面过渡态,随后重新杂化,形成构型翻转的四面体结构。
由于能垒较低,这种互变可在室温下进行,且两种对映体难以分离,从而导致生成外消旋混合物。
相反,手性季铵离子由于没有可用于翻转的孤对电子,很容易被拆分。
胺中的杂化氮原子拥有一对孤对电子,并与三个取代基结合,键角约为108°,小于四面体角109.5°。 然而,C-N-H键角稍大,为112°,碳-氮键长为147 pm。 胺的碳-氮键长度比醇的碳-氧键(143 pm)长,但比烷烃的碳-碳键(154 pm)短。 这些方面如图 1 所示。
图 1. 胺中孤对…