Miért stabilabb az 1,3-dimetil-ciklobután cisz-izomerje, mint a transz-izomer?

Arra számítok, hogy több szterikus taszítás következik be a két metilcsoport között, ha azonos arcúak egymással. Miért nem ez a helyzet?

Megjegyzések

• Tipp: a négy szénatom nem párhuzamos. Ez nem egy sík négyzet.
• Meg kell találnia a ciklobután gyűrű reális pálcarajzát, majd képesnek kell lennie megválaszolni saját kérdését. h2> Válasz

  A ciklobután négy szénatomja nem koplanáris, mivel ez nagyfokú kedvezőtlen elfedő kölcsönhatáshoz vezetne. Tehát nem sík négyzet; pucér konformációt fogad el. Az egyik szénatom $ 25 ^ \ circ $ szöget zár be a másik három szén által alkotott síkkal, és ez enyhíti az elfedő kölcsönhatásokat, a szögterhelés kismértékű növekedése árán. A konformációt általában “pillangó” -nak nevezik, és két ekvivalens puckered konformáció gyorsan átalakul. Itt segítséget nyújt vizuális hivatkozás

  

  A fenti képen egy helyettesítetlen ciklobután található.

  Nézze meg közelebbről a bal oldali ábrát, és vegye észre, hogy a két $ \ ce {H “} $ hidrogén között transznuláris kölcsönhatás alakulna ki $ \ ce {C-1} $ és $ \ ce {C-3} $, $ \ color {red} {\ text {red}} $ jelöléssel. Ez rossz. A jobb oldali ábrán a $ \ ce {H “} $ hidrogének már nem axiálisak, hanem egyenlítői, és ez jobb.

  Röviden: a szubsztituenseket egyenlítői helyzetbe helyezni jobb, mint elhelyezni axiális helyzetben.

  Most képzelje el, hogy néznének ki a cis és transz izomerek az 1,3-dimetil-ciklobután esetében.

  A cis izomerben a $ \ ce {H “} $ a $ \ ce {C-1} $ -on és a $ \ ce {C-3} $ helyett $ \ ce {-CH3} $ csoportok (mivel ugyanazon az oldalon vannak). Természetesen jelentős visszataszítások lesznek, ha a bal oldali konformációba rendeződnek, ezért zajlik a gyűrűs elfordulás, és főleg a jobb oldali konformációt kapjuk mindkét metilcsoporttal egyenlítői helyzetben. Ez ideális.

  

  A trans izomer olyan, mintha egy $ \ color {red} {\ text {red}} $ $ \ ce {H “} $ és egy $ \ color {blue} {\ text {blue}} lecserélne $ $ \ ce {H} $ at $ \ ce {C-1} $ és $ \ ce {C-3} $ metilcsoportokkal. Nem számít, mit csinálsz, a metilcsoportok egyikét csak az Egyenlítőn kaphatod meg. pozíció, de soha nem mindkettő.

  

  Válasz

  [FORRÁS]

  Ennek az az oka, hogy a ciklobután négyzet alakú papírdarabnak tűnik, amelynek az átlója mentén van egy hajtás. Ha a metilcsoportokat a hajtáson kívüli sarkokhoz adja, akkor ezek axiálisak vagy egyenlítői lehetnek. axiális a kevésbé stabil konformáció, mint a diequatorial. Ha ez a transz vegyület, akkor annak egy axiális és egy egyenlítője lesz. Ahogy két egyenlítői csoport stabilabb, csak egy egyenlítői A csoport kevésbé stabil lesz.

  Meg kell értenie, hogy a ciklobután hajlított szerkezet a szög és torziós igénybevételek csökkentése érdekében. További információ itt http://www.masterorganicchemistry.com/2014/04/03/cycloalkanes-ring-strain-in-cyclopropane-and-cyclobutane/