エタンでは、重なり型配座に存在する余分なエネルギーはねじりひずみによって引き起こされることを私は知っています。
ブタンでは、ゴーシュ型の立体配座が立体的なひずみを経験します。しかし、0度の重なり型配座には、かなりの量の立体ひずみとねじりひずみの両方があります。
違いは何ですか？
回答
TL; DR ねじれひずみは、隣接するMO内の電子間の静電力による反発と考えることができます。一方、立体ひずみ（ファンデルワールスひずみとも呼ばれます）は、互いに直接結合していない2つのかさばる基が互いに近づきすぎて、十分なスペースがない場合の反発と考えることができます。
より詳細なバージョンは次のとおりです。
ねじりひずみ
エタン分子について考えてみましょう。CCシグマ結合は自由に回転し、原則として可能なコンフォメーションは無数にあります。ただし、重要なのは2つだけで、これらは千鳥状で日食のコンフォメーションです。通常、異なるコンフォーマーはニューマン投影として描画されます。互いに簡単に比較できます。以下は、日食と千鳥配置のコンフォーマーのニューマン投影です。
スタッガードコンフォーマーは最も安定したコンフォーマーであり、日食コンフォーマーは最も安定性の低いコンフォーマーです。前者は重なり型配座よりも約$ \ mathrm {12〜kJ〜mol ^ {-1}} $安定しています。この最大値と最小値の間のこのエネルギー差は、ねじれ障壁として知られています。
では、ねじりひずみとは何ですか？日食配座異性体が他のどの配座異性体よりも高いエネルギーである理由は、2つの炭素上のC-Hシグマ結合の電子対間の静電反発力が不安定になるためです。さらに、ねじれ形配座でより大きな安定化機能も存在します。ねじれ形配座では、隣接するH原子の結合性および反結合性MOを含む建設的な軌道相互作用があります。これにより、化合物を安定化させる超共役が生じます。
2つの効果私が上で述べたのは、ねじりひずみが指すものです。したがって、ねじりひずみは、静電力の結果であるひずみと考えることができます。
立体ひずみ
ブタンについて考えてみましょう。 $ \ mathrm {C_2-C_3} $シグマ結合の回転も、無限の可能性のある配座異性体につながります。ただし、以下に示す4つの主要な配座異性体があります。
ここでは、重なり型配座異性体の中で最も安定性が低い2種類の重なり型配座異性体があります。最も不安定なものは、 eclipsed syn form として知られています。 syn形式は、ねじれ形配座よりもエネルギーが約$ \ mathrm {20〜kJ〜mol ^ {-1}} $高くなります。この理由の一部は、シグマ結合軌道の電子間に反発があるため、ねじれひずみに起因する可能性があります。ただし、2つの比較的かさばるメチル基が互いに近づきすぎて、それらに十分なスペースがないため、反発が原因である可能性もあります。
この反発は立体ひずみとして知られています。したがって、立体ひずみは、直接結合していない非結合基が互いに近づきすぎたときに発生する反発と定義できます。この反発は、メチル基やエチル基などのかさばる置換基にのみ存在します。したがって、エタンでは立体障害はありません。水素原子はそれほどかさばらないので。
コメント
- ニューマン投影画像の右下にある良い答えと良い破線;）
- 'おそらく、さらにいくつかのことを指摘するのに役立ちます。ねじりひずみは、コンフォメーションがずらされている場合は存在しないと定義されているため、技術的にねじれはありません。 60、120、および180でのひずみ。ねじりひずみも、3つの結合で分離された原子間にのみ存在します。 CH3-CH3の水素などのds、より正確には、これらの3つの結合はH-CH2-CH2-Hです。立体ひずみは、プロパン（H-CH2-CH2-CH2-H）のように、4つ以上の結合で分離された原子にのみ存在します。 'ただし、ブタンなど、4つを超える結合を検討する方がおそらく役立つでしょう。
- MOの立体障害の影響を除いて、両方のねじりひずみを実行します。と立体ひずみは静電反発から発生しますか？立体的なひずみは、かさばるグループに十分なスペースがないために反発することから生じると言うとき、それはそれらのグループの電子間の反発でもありますよね？ MO干渉部分を無視した場合、立体ひずみを、ある意味で追加のねじりひずみと見なすのが適切でしょうか？
- 素晴らしい回答をありがとうございます。 lightweaver 'の質問に答えるために、はい、2つのかさばるグループ'で満たされたシグマ結合軌道が近づくため、電子反発もあります。お互いに感じ、" filled-filled " 4e-インタラクションを感じます。これは上記のMOの図に似ています。
回答
簡単にするために、ねじれひずみは、コンフォメーションがずれていないときに結合が受けるひずみとして定義されます。したがって、60、120、または180以外の角度では、ねじれひずみが発生します。さらに、ねじれひずみは、 3つの結合によってのみ分離された原子にのみ存在できます。
したがって、エタンの水素はねじれひずみのみを経験し、それがゼロ（技術的に最小化）になるとゼロになります。 「よろめきました。
立体ひずみは、立体ひずみであるため、4つ以上の結合を持つ分子にのみ存在します。 div id = “8ebbce6588″>
は、ファンデルワールス半径が通常許容するよりも近くに強制された、互いに分離された4つ以上の結合の原子間で感じられる反発として定義されます。
ブタン以下では、2つの中央の炭素と各中央のメチレン基からの水素の間にねじれひずみがあります。ただし、4つ以上の結合で分離された原子は立体ひずみを経験します。立体障害がゼロになることはありませんが、原子ができるだけ多くのスペースで分離されている場合は最小限に抑えることができます。
コメント
- 分子にエネルギーを追加しない場合、エネルギーはどのように増加しますか？エネルギー保存の法則に違反しています。