3.12
Dwie konformacje cykloheksanu, w stanie równowagi, mają identyczne energie i stabilności, przy czym każdy konformer reprezentuje około 50% mieszaniny równowagi.
Zastąpienie atomu wodoru grupą alkilową sprawia, że te dwie konformacje są energetycznie nierównoważne.
Na przykład w metylocykloheksanie grupaCH3 zajmuje pozycję osiową w jednej budowie krzesła i pozycję równikową w innej.
Konformacja osiowa ma podwyższoną energię około 7,6 kJ mol-1 w porównaniu z konformacją równikową, dzięki czemu ta ostatnia jest bardziej stabilna.
W związku z tym konformacja równikowa stanowi około 95% mieszaniny równowagi. Pytanie brzmi – co jest powodem takich różnic w energii i stabilności?
Badania pokazują, że w konformacji osiowej wodory metylowe doświadczają odpychających oddziaływań dyspersyjnych z dwoma równoległymi i blisko położonymi osiowymi wodorami po tej samej stronie pierścienia.
Ten niekorzystny szczep steryczny między grupami na C1 i C3 lub C5 nazywa się oddziaływaniem 1,3-diaksjalnym, które jest oddziaływaniem Gauche'a.
Każda interakcja Gauche'a wnosi około 3,8 kJ dodatkowej energii.
Takie oddziaływania Gauche'a są nieobecne w konformacji równikowej, ponieważ grupa metylowa jest umieszczona anty do C3 i C5. W związku z tym cząsteczki metylocykloheksanu przyjmują głównie niskoenergetyczną, bardziej stabilną formę równikową.
W cykloalkanach z monopodstawionymi podstawkami, wraz ze wzrostem wielkości podstawnika, oddziaływania 1,3-diaksjalne stają się silniejsze, powodując, że różnica energii między tymi dwiema konformacjami staje się bardziej wyraźna.
Jest to szczególnie widoczne, gdy podstawnikiem jest grupa tert-butylowa. Niskoenergetyczna konformacja równikowa jest znacznie bardziej stabilna niż konformacja osiowa, z obfitością 99%.
W dipodstawionych cykloalkanach - takich jak dimetylocykloheksan - zwiększone odpychanie steryczne między grupami metylowymi dodatkowo zmniejsza prawdopodobieństwo osiowej konformacji w jego cząsteczkach.
W tej lekcji omówiono stabilność podstawionych cykloheksanów, ze szczególnym uwzględnieniem energii różnych konformerów i wpływu oddziaływań 1,3-diaks…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.