Quelle est la différence entre la déformation stérique et la déformation de torsion?

TL; DR La déformation de torsion peut être considérée comme la répulsion due aux forces délectrostatice entre les électrons dans les MO adjacents. Pendant ce temps, la souche stérique (également connue sous le nom de souche de van der Waals) peut être considérée comme la répulsion lorsque deux groupes volumineux qui ne sont pas directement liés lun à lautre deviennent trop proches lun de lautre et quil ny a donc pas assez despace pour eux.

Voici la version plus détaillée.

Torsional Strain

Considérons une molécule déthane. La liaison sigma CC est libre de tourner et en principe il y a un nombre infini de conformations possibles. Cependant seulement 2 sont significatives, ce sont des conformations décalées et éclipsées. Différents conformères sont généralement dessinés comme des projections de Newman car ils peuvent être facilement comparés. Voici les projections de Newman pour le conformateur éclipsé et décalé:

Le conformateur décalé est le conformateur le plus stable tandis que le conformère éclipsé est le conformateur le moins stable. former est approximativement $ \ mathrm {12 ~ kJ ~ mol ^ {- 1}} $ plus stable que le conformère éclipsé. Cette différence dénergie entre ces maxima et minima est connue sous le nom de barrière de torsion .

Alors, quest-ce que la contrainte de torsion? La raison pour laquelle le conformère déclipse est dune énergie plus élevée que tout autre conformère est due à la répulsion électrostatique déstabilisante entre les paires délectrons des liaisons sigma C-H sur les deux carbones. En outre, il existe également une caractéristique de stabilisation qui est plus importante dans le conformateur décalé. Dans le conformère décalé, il y a une interaction orbitale constructive impliquant la liaison et lanti-liaison MO des atomes H adjacents. Il en résulte une hyper conjugaison qui stabilise le composé.

Les deux effets qui Jai mentionné ci-dessus à quoi se réfèrent les déformations de torsion. Ainsi, vous pouvez considérer la déformation de torsion comme la déformation résultant de forces électrostatiques.

Stérique Strain

Considérons maintenant le butane. La rotation de la liaison $ \ mathrm {C_2-C_3} $ sigma conduit également à une infinité de conformateurs possibles. Cependant, il existe 4 principaux conformateurs ci-dessous:

Ici, il existe 2 types de conformères éclipsés qui sont les moins stables des conformères. Le plus instable est connu sous le nom de forme syn éclipsée . La forme syn est approximativement $ \ mathrm {20 ~ kJ ~ mol ^ {- 1}} $ plus élevée en énergie que le conformère décalé. La raison de ceci peut être en partie attribuée à la déformation de torsion car il y a répulsion entre les électrons dans les orbitales de liaison sigma. Cependant, cela peut également être largement attribué à la répulsion des deux groupes méthyle relativement volumineux car ils deviennent trop proches lun de lautre et il ny a pas assez despace pour eux.

Cette répulsion est connue sous le nom de souche stérique. Par conséquent, la contrainte stérique peut être définie comme la répulsion qui se produit lorsque des groupes non liés qui ne sont pas directement liés se rapprochent de trop près. Cette répulsion nexiste que pour les substituants volumineux, tels que les groupes méthyle ou éthyle. Ainsi, dans léthane, il ny a pas dempêchement stérique car les atomes dhydrogène ne sont pas si encombrants.

Commentaires

• Belle réponse et belle ligne pointillée en bas à droite de limage de projection de Newman;)
• Il ' est probablement utile de signaler également quelques éléments supplémentaires. La déformation de torsion est définie comme n’existant pas lorsque les conformations sont décalées, il n’y a donc pas techniquement de torsion. souche à 60, 120 et 180. La déformation de torsion nexiste également quentre des atomes séparés par trois bon ds, comme les hydrogènes dans CH3-CH3, plus précisément ces trois liaisons sont H-CH2-CH2-H. La déformation stérique nexiste que dans les atomes séparés par quatre liaisons ou plus, comme dans le propane (H-CH2-CH2-CH2-H). Cependant, il ' est probablement plus utile de considérer des liaisons de plus de quatre, comme le butane.
• En excluant leffet de linterférence constructive MO, effectuez les deux déformations de torsion et la souche stérique proviennent de la répulsion électrostatique?Quand vous dites que la souche stérique vient de la répulsion de groupes volumineux parce qu’il n’y a pas assez d’espace pour eux, c’est aussi une répulsion entre les électrons de ces groupes, n’est-ce pas? Si vous ignoriez la partie interférence MO, serait-il approprié de considérer la déformation stérique comme, dune certaine manière, une déformation de torsion supplémentaire, pour ainsi dire?
• Merci pour la réponse fantastique. Pour répondre à la question de lightweaver ', oui, il y aura aussi une répulsion délectrons car les deux groupes volumineux ' orbitales de liaison sigma remplies se rapprocheront et ressentez une " rempli-rempli " 4 interaction électronique similaire à lillustration MO ci-dessus.

Par souci de simplicité, déformation de torsion est défini comme la déformation subie par les liaisons lorsque les conformations ne sont pas décalées. Ainsi, à tout angle autre que 60, 120 ou 180, il y a une déformation de torsion. De plus, la déformation de torsion ne peut exister que dans des atomes séparés par seulement trois liaisons .

Par conséquent, les hydrogènes dans léthane ne subissent jamais de déformation de torsion, et il est nul (techniquement minimisé) quand il « est décalé.

La souche stérique nexiste que dans les molécules qui ont quatre liaisons ou plus, puisque souche stérique est défini comme la répulsion ressentie entre des atomes à quatre liaisons ou plus séparées les unes des autres forcées plus près que leur rayon de van der Waals ne le permettrait généralement.

Dans le butane ci-dessous, il y a une contrainte de torsion entre les deux atomes de carbone centraux et les hydrogènes de chaque groupe méthylène central. Cependant, les atomes séparés par quatre liaisons ou plus subissent une contrainte stérique. Lencombrement stérique ne sera jamais nul, mais il peut être minimisé lorsque les atomes sont séparés par autant despace que possible.

Commentaires

• Comment lénergie est augmentée si rien najoute de lénergie à la molécule? Il viole la loi de conservation de lénergie.