3.13: Disübstitüe Sikloheksanlar: cis-trans İzomerizmi

Ortanıkların farklı uzaysal yönelimine bağlı olarak, disübstitüe edilmiş sikloalkanlar iki tip stereoizomer sergiler. Cis izomerleri, halkanın aynı tarafında ortanıklara sahipken, trans izomerler, zıt taraflarda ortanıklara sahiptir. Bu stereoizomerler farklı fiziksel özellikler sergilerler ve karbon-karbon bağları kırılmadan birbirine dönüştürülemezler.

Sikloheksanda, ortanıklar farklı izomerler oluşturarak farklı pozisyonları işgal edebilir. Örneğin 1,4-dimetilsiklohekzan durumunda cis izomeri eşit oranlarda dengelenen iki konformere sahiptir. Her iki konformerin de aksiyel konumda bir metil grubu ve ekvatoryal konumlarında diğeri bulunur. Ancak trans izomerin konformerleri enerji açısından eşdeğer değildir. Aksiyel pozisyonda her iki metil grubuna da sahip olan trans konformer, güçlü sterik itmeye maruz kalır ve ikili ekvatoryal formdan daha az stabildir. Bu nedenle trans-ekvatoryal form dengede en bol miktarda bulunur.

1,2-dimetilsiklohekzanın izomerleri 1,4 muadillerinin izomerlerine benzer. Trans-1,2-dimetilsiklohekzanın enerji açısından eşdeğer olmayan iki konformeri vardır. 1,3-diaksiyel etkileşimlerin yokluğundan dolayı, ikili ekvatoryal form, çift aksiyelli konformerden daha kararlı ve daha fazladır. Buna karşılık, cis-izomerinin her iki konformeri de bir aksiyel ve bir ekvatoryal metil grubuyla eşdeğer enerjilere sahiptir.

Hacimli ortanıkların varlığı dengeyi değiştirir çünkü hacimli ortanık, aksiyel pozisyonda güçlü sterik itmeyi önlemek için tercihen ekvatoryal pozisyonu işgal eder.

İkame edilmiş bir sikloalkan, iki ikame edicinin göreceli uzamsal yönelimine bağlı olarak iki farklı stereoizomere (cis ve trans) sahip olabilir.

Cis izomeri, halkanın aynı tarafında her iki ikame ediciye sahipken, trans izomerinin ikame edicileri zıt taraflarda bulunur.

İzomerler farklı fiziksel özelliklere sahiptir ve CC bağı etrafında dönerek birbirine dönüştürülemezler. Bu nedenle, asla dengede değildirler.

1,4-dimetilsiklohekzanın stereoizomerlerini düşünün.

Cis izomerinin iki sandalye konformasyonu eşit enerjilere sahiptir ve eşit oranlarda dengelenir.

Cis izomerinin her iki konformasyonu da bir eksenel metil grubuna ve bir ekvatoral metil grubuna sahiptir ve halka döndüğünde konumları değişir.

Buna karşılık, trans-1,4-dimetilsikloheksan, metil grupları zıt yönlere bakacak şekilde eşdeğer olmayan iki sandalye formunda bulunur.

Bir sandalye konformeri eksenel konumda her iki metil grubuna sahipken, alternatif konformer, ekvatoral olarak düzenlenmiş metil gruplarına sahiptir.

Güçlü sterik itmeler nedeniyle, trans-diaxial form, trans-diequatorial formdan daha yüksek enerjiye sahiptir, bu da ikincisini dengede daha kararlı ve bol hale getirir.

Şimdi, cis-1,3-dimetilsiklohekzanın enerjik olarak eşdeğer olmayan iki sandalye formunu düşünün.

Bir cis formu, güçlü, elverişsiz 1,3-diaxial etkileşimlere sahip iki eksenel metil grubuna sahipken, diğer cis formu iki ekvatoral metil grubuna sahiptir ve herhangi bir 1,3-diaxial etkileşimden yoksundur.

Sterik itmenin olmaması, cis-diequatorial konformeri, cis-diaxial konformerden daha kararlı ve bol hale getirir.

Karşılaştırıldığında, 1,3-dimetilsiklohekzanın trans izomeri, iki eşdeğer sandalye formu arasında eşit oranlarda dengelenir. Her trans konformerin bir eksenel ve bir ekvatoral metil grubu vardır.

Trans 1,3-disübstitüe sikloalkanın ikame edicileri farklı boyutlara sahipse, iki konformatör artık eşdeğer kalmaz. Bunun nedeni, eksenel pozisyondaki hacimli ikame edicinin güçlü sterik itmelerle karşılaşması ve hacimli grubun tercihen ekvator pozisyonunu işgal etmesine neden olmasıdır.