构象实验 · CH₃—CH₃

乙烷旋转：看见“重叠”与“交错”

把视线放到 C—C 单键的轴线上。前方的碳固定，后方的碳绕键旋转；投影里看似只转了一个角，分子却在持续改变相对能量。

当前扭转角 θ 0°

Newman 投影：前碳固定，后碳旋转

乙烷的 Newman 投影 橙色为前方碳原子上的三个氢，蓝色为后方碳原子上的三个氢。拖动扭转角滑条时，蓝色部分绕中心旋转。 中心的点＝前方碳；圆圈＝后方碳
前方 CH₃ 的 C—H 键 后方 CH₃ 的 C—H 键

把后方碳转一转

先把角度调到 0°，再慢慢转向 60°。你会看到蓝、橙两组键从同向遮住，变成彼此错开。

0°
重叠构象
一般中间构象
交错构象

重叠构象。 后方三根 C—H 键的投影与前方三根重合，键电子间的排斥较大，所以相对能量高。

同一转动，另一种读法：定性相对能量

横轴是扭转角，纵轴用 (1 + cos 3θ)/2 表示归一化定性相对能量。自测约定：大于 0.74 为偏高，小于 0.26 为偏低，其余为居中；这些只是本题分段，不是新的构象类别。

乙烷构象的定性相对能量曲线 相对能量在零、120、240、360 度附近较高，在60、180、300度附近较低。红色圆点随滑条移动。

0°附近：投影重叠，属于相对能量较高的位置。

一题自测：别只背 60°

先用“相邻键是否彼此遮住”的眼光判断，再用曲线核对。

为什么“交错”更稳？

在交错构象中，后方 C—H 键落在前方两根键之间，投影不再重合。相邻键电子的扭转张力较小，于是相对能量较低。

注意这个常见陷阱

0°和360°不是两个不同构象。 旋转一整圈后回到起点；乙烷每转过120°，三个氢原子的排列在投影上又会重复一次。