Konformery etanowe

kw. 28, 2021
admin

Prosty alkan etan stanowi dobre wprowadzenie do analizy konformacyjnej. Występuje tu tylko jedno wiązanie węgiel-węgiel, a struktury rotacyjne (rotamery), które może on przyjąć, mieszczą się pomiędzy dwoma skrajnościami, rozłożonymi i zaćmionymi. W poniższym opisie tych konformerów zastosowano kilka notacji strukturalnych. Pierwszy z nich przedstawia cząsteczkę etanu z boku, z poziomym względem widza wiązaniem węgiel-węgiel. Hydrogeny są rozmieszczone w otaczającej przestrzeni za pomocą wiązań klinowych (przed płaszczyzną) i kreskowanych (za płaszczyzną). Jeśli ta struktura jest obrócony tak, że węgiel # 1 jest pochylony w dół i zbliża się do widza, „sawhorse” projekcja jest przedstawiony. Wreszcie, jeśli widz patrzy w dół wiązania węgiel-węgiel z węglem #1 przed #2, widać projekcję Newmana.

Nazwa konformeru Klinowa struktura wiązania Struktura „sawhorse” Projekcja Newmana

ethconf1.gif

Rysunek 1: Ekstremalne konformacje etanu

W wyniku odpychania wiązań-elektronów, zilustrowanego na Rysunku 2, konformacja zaćmiona jest mniej stabilna niż konformacja zataczana o około 3 kcal / mol (eclipsing strain). Najsilniejsze odpychania w konformacji zaćmionej są zaznaczone czerwonymi strzałkami. Istnieje jeszcze sześć innych, mniej silnych odpychań, które nie są pokazane. W konformacji spiętrzonej występuje sześć równych odpychań wiązań, z których cztery są pokazane niebieskimi strzałkami, a wszystkie są znacznie mniej dotkliwe niż trzy najsilniejsze odpychania zaćmione.

bndrepul.gif

Rysunek 2: Odpychania wiązań w etanie

W konsekwencji, energia potencjalna związana z różnymi konformacjami etanu zmienia się w zależności od kąta dwuściennego wiązań, jak pokazano poniżej. Chociaż konformery etanu są ze sobą w szybkiej równowadze, różnica energii 3 kcal/mol prowadzi do znacznej przewagi konformerów rozłożonych (> 99,9%) w dowolnym momencie.

ethdihed.gif

Kąt dwuścianu

ethancfm.gif

Potencjalny profil energetyczny dla konformerów etanu: Powyższa animacja ilustruje zależność energii potencjalnej etanu od jego kąta dihedralnego

Współautorzy

  • William Reusch, Professor Emeritus (Michigan State U.), Virtual Textbook of Organic Chemistry

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.