空间效应是我们许多化学故事的核心。与原子和分子占据空间的方式相联系意味着空间效应在直觉上令人满意——你可以想象出化学场景。但是,即使立体理论正确地预测了一个结果或趋势,也并不意味着立体效应就是原因。有时候你会因为错误的原因得到正确的答案。

乙烷处于交错构象时是最稳定的,有机化学教科书经常将其归因于空间斥力,使电子尽可能地远离不同碳原子上的C-H键。但是在2001年,计算方法得出乙烷中空间排斥力对其平衡结构的重要性只是次要的,而提出了实现最佳共振稳定的超共轭是最重要的原因。化学家们还没有解决这个争论。

我们在7月份报道过的一项研究类似的情况,尽管情况相反.多年来,轨道相互作用被认为可以解释为什么随着碳中心周围取代基的减少,C-C和C-H键会收缩。但这项研究表明,当碳中心周围取代基减少时,这实际上是空间斥力减少的结果。

这些案例突出了文献中关于如何量化空间效应缺乏共识。这无疑源于诸如空间位阻之类的术语,它们是缺乏真正独特定义的化学概念之一。Iupac将空间位阻定义为“取代基拥挤引起的空间位阻效应的原始术语”。同时,它将空间效应定义为“引入具有不同空间要求的取代基时所经历的化学或物理性质(结构、速率或平衡常数)的影响”。

当然,这并不是科学与词汇的关系第一次遇到麻烦。尽管想法始于文字,但当术语与可观察到的物理现实相对应时,化学家们可以更有效地弥合理论和实验之间的差距。立体效应是一种本体,是头脑可以认识的东西,但不能直接测量,而不是现象,建模永远不会简单。尽管如此,一些研究小组正在寻求从理论角度量化空间效应的通用方法。由于空间效应是化学中使用最广泛的概念之一,更好地理解它们的潜在好处可能是深远的。