Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.10: Дизаміщені циклогексани

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28292

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

    Погляньте на 1,2-диметилциклогексан. Дві метильні (CH3) групи в цій сполуці знаходяться на сусідніх вуглецях.

    Скелетна структура 1,2-диметилциклогексану.

    Є два способи, як ці метильні групи можуть бути прикріплені до кільця: вони можуть бути або на одній грані, як вони знаходяться в цис-ізомері; або вони можуть бути на протилежних гранях, як вони знаходяться в транс-ізомері.

    Скелетна структура цис-1,2-диметилциклогексану, причому обидва метили представлені у вигляді клинів, і транс-1,2-диметилциклогексану, з одним метилпунктирним, а інший клинованим.

    Різниця між цими двома сполуками досить очевидна з правильного шестикутника зору молекули, з клинами і тире, що позначають просторовий зв'язок між метильними групами. Клини показують речі, що йдуть до нас, на ближньому обличчі кільця, а тире показують речі далеко від нас, на дальньому обличчі кільця.

    Малюнок алмазної решітки може бути трохи заплутаним, в цьому випадку.

    Малюнок лінії цис-1,2-диметилциклогексану. Одна метильна група - осьова; інша - екваторіальна. Обидва вказують вгору.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Малюнок лінії цис-1,2-диметилциклогексану. Метильні групи знаходяться у верхньому положенні двох можливих положень.
    • Пам'ятайте, що чергуються кути кільця або вгору, або вниз, і що кожен має прикріплене осьове та екваторіальне положення.
    • Дві метильні групи в цис-1,2-диметилциклогексані повинні займати осьове положення на одному вуглеці і екваторіальне положення на наступному.

    Це тому, що на вуглеці, який займає нижній кут кільця, верхнє положення, яке може займати метил, є екваторіальним, але для наступного вуглецю, встановленого у верхньому куті стільця, верхнє положення є осьовим. Якщо дивитися з краю стільця, дві циси метильні групи будуть прикріплені або до верхньої межі, або до нижньої межі стільця, і тому один буде осьовий, а інший екваторіальний.

    Кульково-паликова модель цис-1,2-диметилциклогексану.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Кульково-палична модель цис-1,2-диметилциклогексану.

    Перейдіть до анімації CA10.1. Тривимірна модель цис-диметилциклогексану.

    У транс-1,2-диметилциклогексані дві метильні групи займають протилежні грані кільця. Найпростіший спосіб переглянути цей зв'язок полягає в конформації, в якій дві метильні групи знаходяться в осьових положеннях на сусідніх вуглецях, одна спрямована вгору, а інша вниз.

    Малюнок лінії транс-1,2-диметилциклогексану. Обидві метильні групи є осьовими; одна точка вгору, а інша - вниз.
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Малюнок лінії транс- 1,2-диметилциклогексану. Метильні групи знаходяться у верхньому і нижньому положеннях (по одній в кожній). Позиції на протилежному обличчі легко очевидні.

    Цей вид також можна побачити в моделі.

    Кульково-паликова модель транс-1,2-диметилциклогексану. Обидві метильні групи є осьовими; одна точка вгору, а інша - вниз.
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Кульково-паликова модель транс-1,2-диметилциклогексану.

    Перейдіть до анімації CA10.2. Тривимірна модель транс-диметилциклогексану в діааксіальній конформації.

    Однак кільцеве перевертання перетворює ту саму молекулу в інший конформер, в якому обидві ці групи є екваторіальними. Метильні групи більше не здаються трансом один до одного, але вони повинні бути, тому що ми не порушили жодних зв'язків, і це все та сама молекула, на яку ми дивилися в діааксіальній конформації.

    Кульково-паликова модель транс-1,2-диметилциклогексану. Обидві метильні групи екваторіальні; одна - вгору, інша - вниз.
    Рисунок\(\PageIndex{5}\): Шарикова модель транс-1,2-диметилциклогексану в діекваторіальному конформері.

    Перейдіть до анімації CA10.3. Тривимірна модель транс-диметилциклогексану в діекваторіальній конформації.

    Насправді, враховуючи дві позиції, доступні на кожному кільці вуглецю, один з метилів завжди знаходиться у самому верхньому положенні, будь то в осьовій або екваторіальній орієнтації, а інший метил завжди знаходиться в самому нижньому положенні.

    Малюнок лінії транс-1,2-диметилциклогексану. Обидві метильні групи екваторіальні; одна - вгору, інша - вниз.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Лінійний малюнок транс- 1,2-диметилциклогексану в діекваторіальному конформері; на відміну від звичайного способу малювання структур, показані зв'язки з атомами водню. Метильні групи знаходяться у верхньому та нижньому положеннях на відповідних вуглецях (по одному в кожному).

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Перетворіть наступні конструкції стільця в проекцію клиновидного тире.

    Вправа 6.10.1, з п'ятьма молекулами. Зверху вниз: транс-1,2-диметилциклогексан, транс-1-феніл-3-метилциклогексан, цис-1-бром-2-метил-4-фенілциклогексан, цис-1-бром-2-метил-4-фенілциклогексан, і (1R,2S,5S) -2-бром-5-ізопропілциклогексанол.

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.10.1.

    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Визначте стереохімічну залежність між цими парами сполук.

    Вправа 6.10.2, показуючи кілька молекул.

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.10.2.

    Вправа\(\PageIndex{3}\)

    3. Для наступних дізаміщених циклогексанових кілець: а.
    обведіть всі стереоцентри і позначте їх правильним позначенням R/S.
    б. намалюйте два крісла конформерів на алмазній решітці. (Будьте обережні, щоб не намалювати енантіомер).

    Вправа 6.10.3, з чотирма молекулами. Зверху вниз: транс-2-метилциклогексанол, цис-1,3-метилциклогексан, цис-1-етил-2-метилциклогексан, цис-1-бром-3-ізопропілциклогексан.

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.10.3.

    Вправа\(\PageIndex{4}\)

    Проводять аналіз стеричних взаємодій в кріслі конформації транс-1,2-диметилциклогексану. Після перекидання кільця проведіть цей аналіз ще раз. Порівняйте енергію двох конформерів.

    Відповідь

    Відповідь на вправу 6.10.4. Зліва: обидві метильні групи в екваторіальному положенні. Оцінка = 1 ккал/моль. Праворуч: обидві метильні групи в осьових положеннях. Оцінка = 4 ккал/моль.

    Це спокусливо при роботі з моделями зняти групу і зафіксувати її назад в іншому місці, щоб думати про різні конформації, але це не дуже гарна ідея. Зняття групи з моделі вимагає розриву зв'язку, і це не те, що відбувається, коли молекули перетворюються між конформерами. Натомість молекули просто скручуються в нові форми, не порушуючи жодних зв'язків. Якщо ви прив'язуєте шматки до вашої моделі, намагаючись оцінити конформації, ви можете в кінцевому підсумку з іншим ізомером взагалі; наприклад, було б легко випадково перетворити цис-1,2-диметилциклогексан в транс-1,2-диметилциклогексан.

    Вправа\(\PageIndex{5}\)

    Провести аналіз стеричних взаємодій у двох можливих конформаціях стільця наступних сполук.

    а) цис-1,3-диметилциклогексан б) транс-1,3-диметилциклогексан

    в) цис-1,4-диметилциклогексан г) транс-1,4-диметилциклогексан

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.10.5.

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