Je mattends à ce quil y ait plus de répulsions stériques entre les deux groupes méthyle sils sont sur le même visage lun que lautre. Pourquoi ce nest pas le cas?
Commentaires
- Astuce: les quatre atomes de carbone ne sont pas coplanaires. Ce n’est pas un carré plat.
- Vous devriez trouver un dessin réaliste en bâton de l’anneau de cyclobutane, vous devriez alors pouvoir répondre à votre propre question.
Réponse
Les quatre atomes de carbone du cyclobutane ne sont pas coplanaires, car cela conduirait à un grand degré dinteractions déclipses défavorables. Donc, ce nest pas un carré plat; il adopte une conformation froncée. Lun des atomes de carbone fait un angle de 25 $ ^ \ circ $ avec le plan formé par les trois autres carbones, ce qui atténue certaines des interactions déclipses, au prix dune petite augmentation de la déformation angulaire. La conformation est communément appelée le «papillon», et deux conformations froncées équivalentes sinterconvertissent rapidement. Voici « une référence visuelle pour vous aider
Ci-dessus, un cyclobutane non substitué.
Regardez de plus près la figure de gauche et notez comment il y aurait une interaction transannulaire entre les deux $ \ ce {H « } $ hydrogènes à $ \ ce {C-1} $ et $ \ ce {C-3} $, marqués en $ \ color {red} {\ text {red}} $. Cest mauvais. Dans la figure de droite, les hydrogènes $ \ ce {H « } $ ne sont plus axiaux, mais équatoriaux, et cest mieux.
En bref, placer des substituants en position équatoriale vaut mieux que placer les en position axiale.
Maintenant, imaginez à quoi ressembleraient les isomères cis et trans pour le 1,3-diméthylcyclobutane.
Dans lisomère cis , $ \ ce {H « } $ sur $ \ ce {C-1} $ et $ \ ce {C-3} $ seraient remplacés par $ \ ce {-CH3} $ groupes (puisquils sont du même côté). Bien sûr, il y aura des répulsions considérables si elles sont disposées dans la conformation à gauche, cest pourquoi le retournement danneau a lieu et nous obtiendrons principalement la conformation à droite avec les deux groupes méthyle en positions équatoriales. Cest idéal.
Le trans isomer serait comme remplacer un $ \ color {red} {\ text {red}} $ $ \ ce {H « } $ et un $ \ color {blue} {\ text {blue}} $ $ \ ce {H} $ at $ \ ce {C-1} $ et $ \ ce {C-3} $ avec des groupes méthyle. Quoi que vous fassiez, vous ne pouvez obtenir quun des groupes méthyle à léquatorial position, mais jamais les deux.
Réponse
Cest parce que le cyclobutane ressemble à un morceau de papier carré avec un pli le long de la diagonale. Si vous ajoutez les groupes méthyle aux coins non sur le pli, ils peuvent être à la fois axiaux ou équatoriaux. axiale est la conformation la moins stable que le diéquatorial. Si cest le composé trans, alors il aura un axial et un équatorial. Tout comme deux groupes équatoriaux sont plus stables, un seul équatorial groupe sera moins stable.
Vous devez comprendre que le cyclobutane est une structure courbée pour réduire la déformation angulaire et la déformation de torsion.En savoir plus ici http://www.masterorganicchemistry.com/2014/04/03/cycloalkanes-ring-strain-in-cyclopropane-and-cyclobutane/