Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.7: Циклогексан

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28273

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Нарешті, циклогексан є найпоширенішим парафіновим кільцем з усіх, частково тому, що можна сформувати конформацію циклогексану, що має дуже мало енергії деформації. Однак він має достатню гнучкість, щоб речі ставали складнішими, ніж в інших кільцях, які ми розглядали. Якби циклогексан був плоским, кути зв'язку C-C-C становили б 120 градусів, як і кути правильного шестикутника. Це занадто велике для чотиригранного вуглецю, тому циклогексан використовує свою гнучкість, щоб прийняти форму, в якій ця енергія деформації знімається.

    Скелетна структура циклогексану: простий шестикутник.

    Існує багато форм, які циклогексан може прийняти. Ми розглянемо тільки два з них і скористаємося нашим базовим набором, щоб подумати про те, який з них більш стабільний і більш імовірний. Одна з таких форм називається конформацією «човна». У цій конформації протилежні кути циклогексанового кільця підтягуються над площиною інших чотирьох вуглеців, утворюючи носу і корму човна.

    Кульково-паликова модель циклогексану. Вуглецева магістраль згинається таким чином, що окремі атоми вуглецю притискаються впритул один до одного з протилежних сторін кільця; форма «зіпсована».
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Високо напружена конформація циклогексану.

    Перейдіть до анімації CA7.1. Тривимірна модель циклогексану в напруженій конформації

    Кути скріплення в човні становлять 109 градусів. Човен не має кільцевої деформації.

    Існують крутильні деформації, присутні уздовж двох сторін човна, хоча і не на носі і кормі.

    Конформація човна страждає від стеричних штамів. Витягуючи вуглеці на носі і кормі вгору над площиною кільця, приєднані водні наближаються дуже близько один до одного.

    У нашому базовому наборі це взаємодія шести атомів. Ми підраховуємо кількість атомів, щоб оцінити потенційну стеричну взаємодію, ми починаємо з одного з цих переповнених воднів, проходимо через перший до четвертого вуглецю, а потім закінчуємо на іншому переповненому водні. Це всього шість атомів, включаючи два атоми, які, здається, схиляються один до одного, так що це значна стерична взаємодія. Якщо ми потім подивимося уздовж однієї зі сторін човна в проекції Ньюмена, ми виявимо, що корма і ніс човна насправді затьмарюють один одного, так що це шість атомів взаємодія досить сильна, близько 1,5 ккал/моль.

    Додайте до цього 6 ккал/моль деформації кручення, від трьох пар затемнених зв'язків на одній стороні човна і трьох пар з іншого, і в цілому 7,5 ккал/моль енергії деформації в човні конформер циклогексану.

    Насправді конформація човна не відбулася б, якби була інша конформація, значно нижча за енергією.

    • Конформація човна є нестійкою конформацією через як крутильні, так і стеричні деформації.

    Друга форма називається конформацією стільця. У ручної моделі таку форму можна отримати, схопивши носу човна і скрутивши його вниз нижче човна, при цьому тримаючи корму в колишньому положенні над човном.

    Кульково-паликова модель циклогексану в конформації крісла.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Низькоенергетичний конформер циклогексану.

    Перейдіть до анімації CA7.2. Тривимірна модель циклогексану в його стабільному конформері

    Ретельне дослідження вашої моделі покаже, що в цій конформації більше немає жодних деформацій кручення.

    Також немає ніяких стеричних штамів, тому що, хоча ви можете визначити пари воднів, які є шістьма атомами окремо один від одного, ці пари завжди, здається, вказують далеко один від одного.

    Насправді, якщо модель розглядається зверху, так що вона виглядає як шестикутник, шість атомів водню спрямовані безпосередньо назовні від кільця; вони не можуть отримати набагато далі, ніж це. Всі ці атоми називаються екваторіальними воднями.

    Єдині атоми, які наближаються один до одного, - це три водню над кільцем, які знаходяться приблизно в одній області простору, і три під кільцем. Ці атоми називаються осьовими воднями.

    Найгіршим стеричним деформацією в кріслі є 5-атомна взаємодія між осьовими воднями. У нашому базовому наборі ця взаємодія коштує 0 ккал/моль. Стілець стійкіше човна на 7,5 ккал/моль.

    Ця конформація циклогексану є кращим конформатором.

    • Циклогексан завжди знаходиться в конформері крісла. Цей конформер не має крутильних або стеричних деформацій.

    Стілець може бути зображений на кресленні лінії, як показано нижче. Зверніть увагу, що три водню спрямовані вгору від стільця і три точки вниз. Інші водні спрямовані назовні від центру.

    Вид збоку циклогексану.

    Фотографії моделей, отриманих за допомогою Spartan 14 від Wavefunction, Inc., Ірвін, Каліфорнія.