18-冠醚-6——分子模型大赛展示演讲稿
前言
亲爱的观众朋友们大家好,想必看了我们 的18-冠醚-6的模型以后,一定对他感到好奇吧。下面就由我用动画和讲解来简单介绍一下18-冠醚-6的合成以及他的作为相转移催化剂的作用。
正文
合成18-冠-6的最后一步,也是其最为关键的成环的一步。是二缩三乙二醇和1,2-二(2-氯乙氧基)乙烷反应。二缩三乙二醇与亚硫酰氯反应就可以生成1,2-二(2-氯乙氧基)乙烷。图上的黑色圆球是碳,红色圆球是氧,绿色圆球则是氯,白色圆球就是氢。看到醇和卤代烷,我们就容易想到Williamson合成法。
两者在四氢呋喃-水溶液的体系下,与氢氧化钾共热,就可以得到18-冠-6.其反应的机理比动画中做的更为复杂。邢大本中,该反应首先脱去一个氯化氢,形成一个有开口的环形结构,此时6个氧原子与K+络合,此是另外一个O-与氯原子互相接近,再发生反应 生成18-冠-6。
在这里我想先跟各位道歉,从这幅图里可以看到,我们的动画模型与实际模型有着不小的出入。我们实际中的模型,六个氧原子是处于同一平面上的,而所有碳则是向同一侧的,但是我们的动画模型中C与O均匀的分布在一个平面上下。那么是谁错了呢。我们认为都没有错。南开大学版本有机化学中的18-冠-6结构,可以看到是与我们的实物模型相同的。而邢大本中则描述道,18-冠-6的空穴大小为260~320pm,而我们用建模工具做出来这个动画模型的空穴大小是581pm!大了一倍还多。而18-冠-6wiki上的模型正是我们的动画模型。这是怎么回事呢?这可难道了我们这一帮大一的学生。在这里大胆猜想一下,这个构型类比于环己烷的椅式构型和船式构型。建模工具Jmol用的是计算张力最小的构型,也就是最稳定的构型,显然这个空穴大,分布均匀的构型要更加稳定。但是实际合成中,williamson合成法用到了KOH,18-冠-6是在K+为模板的基础下合成出来的,所以其构型采用的并不是最稳定构型,而是书上一般的全部翘起来如同王冠一般的构型。
由于技术原因,我们无法做出王冠造型的18-冠-6分子模型,我们只好拿最稳定的构型作为替代,还请大家多多原谅,不要被我们的动画所误导。参加这次比赛,学到知识,收获团队友谊才是最重要的,我们价层电子队一方面想用比较立体的动画来展示分子的反应历程,一方面又想保证对待科学的严谨性,所以在此特此说明。我们也会努力提升自己的姿势水平,在比赛之后,制作出真正相符合的动画。现在还请大家多多见谅,将这个最稳定模型,当成皇冠模型来看待。
好的,刚刚呢我们说到,18-冠-6的空穴大小为260~320pm,而na+的直径为180pm,所以呢钠离子就会从空穴中传过去。而钾离子的直径为266pm,也就是刚好与空穴大小吻合,则会络合在一起,形成18-冠-6合钾。
动画中用的同样是实线将钾离子与氧连在了一起,不过这可不是共价键而是配位键哦。作为相转移催化剂的时候,本来氰化钾水溶液与溴代烷不相容,互为两相,难以反应。氰离子很难进入到有机相中,但是这时加入18-crown-6形成18-冠-6合钾,这是一个亲油阳离子,可溶入有机溶剂中,在转移的过程中,就把与之成对的阴离子带入到有机溶剂之中,是反应快速进行。
这就是我们要介绍的所有内容啦。近代科学彼此之间更加难分,2017年的诺贝尔化学奖就颁给了用物理方法研究生物问题的三位科学家,今年的化学奖也搬给了三位在生物化学上颇有建树的科学家。我们价层电子队来自于18级环工一班,环境工程这个专业,化学,物理,生物,计算机,法学,经济学,数学,样样不落。既然来了分子模型大赛,我们想把我们学过的知识更多的融合在一起,我们制作这个模型,包括这里的展示,将化学,物理,计算机这三个学科包含了进来。我相信这只是第一步,在大学4年内,我们会更加努力的打磨自身,将所有学科融合在一起,这样才能更好的适应这个时代的发展需求。谢谢大家