Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Конформации дизамещенных циклогексанов

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Все предметы / Химия / Циклоалканы / Конформации дизамещенных циклогексанов

Производные циклогексана с двумя заместителями, расположенными в 1,2; 1,3 и 1,4- положениях имеют пары геометрических (относительно плоскости кольца) цис- и транс- изомеров, переходящих один в другой.

Простейшим примером дизамещенного циклогексана является 1,4- диметилциклогексан, на примере которого и рассмотрим конформационную изомерию этого класса соединений.

Заметим, что для цис- и транс- изомеров 1,2- диметилциклогексана и прочих 1,2- дизамещенных производных реализуются абсолютно те же самые конформации, что и в случае для 1,4- диметилциклогексана, его цис- и транс- конформеров. Противаположная же картина наблюдается в случае 1,3- производных:



Рисунок 1.

цис-1,4- и цис-1,2- диметилциклогексан

Цис-форма 1,4-диметилциклогексана существует в виде равновесния эквивалентных е,а- и а,е-конформационных форм:.



Рисунок 2.

$\triangle G^\circ=0$

В случае одинаковых заместителей цис-1,4- дизамещенных циклогексанов, $\triangle G^\circ=0$.



Рисунок 3.

Самая низкая конфигурация энергия цис-1,2 диметилциклогексана.



Рисунок 4.

Готовые работы на аналогичную тему

Проекция Ньюмана (глядя вниз на 6,5 и 2,3 $C-C$-связи) цис-изомер, показывает диаксиальные взаимодействия между атомами водорода и экваториальными метильными группами.

транс-1,4- и транс-1,2- диметилциклогексан

В случае транс-1,4-диметилциклогексана наблюдается иная картина: в первой его конформации оба заместителя являются аксиальными (а,а), а во второй - экваториальными (е,е) и $\triangle G^\circ$ в этом случае составляет -3,4 ккал/моль.



Рисунок 5.

$\triangle G^\circ$= -3,4 ккал/моль



Рисунок 6.

Самая низкая конфигурация энергия транс -1,2 диметилциклогексана.



Рисунок 7.

Проекция Ньюмана (глядя вниз на 6,5 и 2,3 $C-C$-связи) транс -изомер, показывает диаксиальные взаимодействия между атомами водорода и экваториальными метильными группами.

цис-1,3- и транс-1,3- диметилдиклогексаны

  1. В цис-изомере 1,3-диметилциклогексаны оба метильных заместителя либо аксиальны (а,а), либо экваториальны (е,е):



    Рисунок 8.

  2. В транс- изомере 1,3-диметилциклогексаны один метильный заместитель экваториален, а другой аксиален.



    Рисунок 9.

    Таким образом, конформации цис- и транс-форм 1,3-производных циклогексана противоположны конформационным состояниям соответствующих изомеров 1,4- и 1,2- производных. Кроме того, в случае 1,2- и 1,4-производных транс-изомеры на 1,9 ккал/моль более стабильны, чем цис-изомеры, а для 1,3- производных наблюдается обратная картина: 1,3-цис-изомеры оказываются более стабильными.

Стабильность конформационных состояний

Рассмотрим также ситуацию, когда конформации ванны становятся более стабильными по сравнению с конформациями кресла. Эта ситуация может быть основана на наличии двух объеминых групп (например, трет-бутильных - в транс- форме 1,3-ди-трет-бутилциклогексана). Каждая из этих трет-бутильных групп стремится к занятию экваториального положения. Но в случае кресловидной конформации транс-1,3-ди-трет-бутилциклогексана это становится невозможно, так как в этом соединении имеется две эквивалентные кресловидные конформации - е,а-форма и а,е-форма:



Рисунок 10.

Поэтому в результате скручивания транс-1,3-ди-трет-бутилциклогексана образуется форма ванны, в которой оба трет-бутильного заместителя занимают экваториальное положение.



Рисунок 11.

Такой переход сопровождается снятием Питцеровского напряжения трет--бутильной группы и $C-H$ связей при $C-3$ и $C-5$, что полностью компенсирует появление четырёх пар заслоненных $C-H$ связей в конформации ванны.

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

Олег Лебедь

Эксперт по предмету «Химия»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис