3.12
Два стульевых конформации циклогексана, находящиеся в равновесии, имеют одинаковые энергии и устойчивости, при этом каждый конформер представляет около 50% равновесной смеси.
Замена атома водорода на алкильную группу делает эти две конформации энергетически неэквивалентными.
Например, в метилциклогексане группаCH3 занимает осевое положение в одной конформации кресла и экваториальное положение в другой.
Осевая конформация имеет повышенную энергию около 7,6 кДж моль-1 по сравнению с экваториальной конформацией, что делает последнюю более стабильной.
Следовательно, экваториальная конформация составляет около 95% равновесной смеси. Вопрос в том, в чем причина таких колебаний энергии и стабильности?
Исследования показывают, что в осевой конформации метилводород испытывает отталкивающие дисперсионные взаимодействия с двумя параллельными и близко расположенными осевыми водородами на одной и той же стороне кольца.
Эта неблагоприятная стерическая деформация между группами на С1 и С3 или С5 называется 1,3-диаксиальным взаимодействием, которое является неравномерным взаимодействием.
Каждое взаимодействие Гоша вносит примерно 3,8 кДж дополнительной энергии.
Такие неуклюжие взаимодействия отсутствуют в экваториальной конформации, так как метильная группа расположена анти С3 и С5. Следовательно, молекулы метилциклогексана преимущественно принимают низкоэнергетическую, более стабильную экваториальную форму.
В монозамещенных циклоалканах по мере увеличения размера заместителя 1,3-диаксиальные взаимодействия становятся сильнее, в результате чего энергетическая разница между двумя конформациями становится более выраженной.
Это особенно очевидно, когда заместителем является трет-бутиловая группа. Низкоэнергетическая экваториальная конформация намного более стабильна, чем осевая конформация, с обилием 99%.
В дизамещенных циклоалканах, таких как диметилциклогексан, повышенное стерическое отталкивание между метильными группами еще больше снижает вероятность осевой конформации в его молекулах.
На этом уроке обсуждается стабильность замещенных циклогексанов с акцентом на энергии различных конформеров и влияние 1,3-диаксиальных взаимодействий.
…© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.