1Cấu tạo – Đồng phân – Cấu dạng

1.1. Cấu tạo

Ankan là các hydocacbon no, bão hòa, mạch hở còn được gọi là Farafin, hay dãy đồng đẳng của Metan, có công thức chung là C_nH_{2n + 2} (n ≥ 1).

Trong các phân tử ankan, nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa sp³, mỗi nguyên tử C ở tâm của tứ diện, các góc liên kết C-C-C hoặc C-C-H hoặc H-C-H đều xấp xỉ 109,5⁰ , chính vì vậy, các ankan có cấu tạo mạch hở có nhánh hoặc không có nhánh.

Ví dụ:

1.2. Đồng phân & cấu dạng:

1.2.1. Đồng phân

Các ankan từ C₄H₁₀ trở đi có đồng phân mạch cacbon.

Ví dụ: C₄H₁₀ có 2 đồng phân, C₅H₁₂ có 3 đồng phân:

   Số lượng đồng phân tăng khi số nguyên tử cacbon tăng lên.

Số Cacbon:           4          5          6          7          8          9

Số đồng phân:      2          3          5          9          18        35

Từ C₇H₁₆ các ankan còn có thêm đồng phân quang học:

1.2.2. Cấu dạng:

+ Cấu dạng là những dạng cấu trúc không gian sinh ra do sự quay xung quanh một hay vài liên kết đơn mà không làm đứt những liên kết này.

+ Do có sự quay tự do xung quanh trục liên kết C-C nên các ankan có đồng phân cấu dạng.

+ Đồng phân cấu dạng (đồng phân quay) là những cấu dạng tương đối bền của phân tử.

Ví dụ:

* Cấu dạng của etan và các hợp chất kiểu X₃C - CX₃

Dạng che khuất: Dạng có thế năng cao nhất, cấu dạng này không bền.

Dạng xen kẽ: Dạng có thế năng thấp nhất, cấu dạng này bền

* Butan và các hợp chất kiểu XCH₂ – CH₂Y

Đối với phân tử n-butan CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ khi quay quanh liên kết C-C xuất hiện 2 cực đại năng lượng ứng với hai dạng che khuất: che khuất toàn phần và che khuất một phần và 2 loại cực tiểu năng lượng ứng với 2 dạng xen kẽ. Người ta phân biệt 2 dạng xen kẽ: anti (hay transoit) và syn (cisoit). Dạng anti tương đối bền hơn dạng syn, chênh lệch nhau khoảng 0,7 kcal/mol. Tương tác giữa 2 nhóm CH₃- làm cho dạng syn kém bền, gọi là tương tác syn. Ở nhiệt độ thường, dạng anti chiếm tỉ lệ gấp đôi dạng syn. Đối với dẫn xuất 1,2-đihalogen của etan như: 1,2-đicloetan; 1,2-đibrometan….ta cũng thấy hiện tượng tương tự như n-butan. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng trong dung dịch CCl₄ ở 25 0C, 1,2-đicloetan tồn tại tới 70% ở dạng anti và 30% ở dạng syn.

Phân tử butan

(còn nữa)