Espero que haya más repulsiones estéricas entre los dos grupos metilo si están en la misma cara que el otro. ¿Por qué no es este el caso?
Comentarios
- Sugerencia: los cuatro átomos de carbono no son coplanares. No es un cuadrado plano.
- Debería encontrar un dibujo de palo realista del anillo de ciclobutano, entonces debería poder responder su propia pregunta.
Respuesta
Los cuatro átomos de carbono del ciclobutano no son coplanares, ya que eso daría lugar a un gran grado de interacciones eclipsantes desfavorables. Entonces, no es un cuadrado plano; Adopta una conformación arrugada. Uno de los átomos de carbono forma un ángulo de $ 25 ^ \ circ $ con el plano formado por los otros tres carbonos, y esto mitiga algunas de las interacciones eclipsantes, a costa de un pequeño aumento en la deformación del ángulo. La conformación se denomina comúnmente «mariposa», y dos conformaciones fruncidas equivalentes se interconvierten rápidamente. Aquí hay una referencia visual para ayudarlo
En la foto de arriba se muestra un ciclobutano no sustituido.
Observe más de cerca la figura de la izquierda y observe cómo habría alguna interacción transanular entre los dos $ \ ce {H «} $ hidrógenos en $ \ ce {C-1} $ y $ \ ce {C-3} $, marcados con $ \ color {red} {\ text {red}} $. Esto es malo. En la figura de la derecha, los $ \ ce {H «} $ hidrógenos ya no son axiales, sino ecuatoriales, y esto es mejor.
En resumen, colocar sustituyentes en una posición ecuatorial es mejor que colocar en una posición axial.
Ahora, imagine cómo se verían los isómeros cis y trans para el 1,3-dimetilciclobutano.
En el isómero cis tanto $ \ ce {H «} $ en $ \ ce {C-1} $ y $ \ ce {C-3} $ serían reemplazados por $ \ ce {-CH3} $ grupos (ya que están en el mismo lado). Por supuesto, habrá repulsiones considerables si están dispuestos en la conformación de la izquierda, por lo que se produce el cambio de anillo y obtendremos predominantemente la conformación de la derecha con ambos grupos metilo en posiciones ecuatoriales. Esto es ideal.
El trans isómero sería como reemplazar un $ \ color {rojo} {\ text {rojo}} $ $ \ ce {H «} $ y un $ \ color {azul} {\ text {azul}} $ $ \ ce {H} $ a $ \ ce {C-1} $ y $ \ ce {C-3} $ con grupos metilo. No importa lo que hagas, solo puedes obtener uno de los grupos metilo en la región ecuatorial posición, pero nunca ambos.
Respuesta
Esto se debe a que el ciclobutano parece una hoja de papel cuadrada con un pliegue a lo largo de la diagonal. Si agrega los grupos metilo a las esquinas que no están en el pliegue, pueden ser tanto axiales como ecuatoriales. axial es la conformación menos estable que diecuatorial. Si es el compuesto trans, entonces tendrá uno axial y uno ecuatorial. Así como dos grupos ecuatoriales son más estables, solo uno ecuatorial grupo será menos estable.
Debe comprender que el ciclobutano es una estructura doblada para reducir la deformación angular y la deformación torsional. Lea más aquí http://www.masterorganicchemistry.com/2014/04/03/cycloalkanes-ring-strain-in-cyclopropane-and-cyclobutane/