Questa lezione parla della stabilità dei cicloesani sostituiti con particolare attenzione alle energie dei vari conformeri e all'effetto delle interazioni 1,3-diassiali.
Le due conformazioni a sedia dei cicloesani subiscono una rapida interconversione a temperatura ambiente. Entrambe le forme hanno energie e stabilità identiche e ciascuna comprende quantità uguali della miscela di equilibrio. La sostituzione di un atomo di idrogeno con un gruppo funzionale rende le due conformazioni energeticamente non equivalenti.
Ad esempio, nel metilcicloesano, il gruppo CH3 occupa una posizione assiale in una conformazione a sedia e una posizione equatoriale in un'altra. Ciò porta ad un aumento dell'energia della conformazione assiale a circa 7,6 kJ mol−1, rendendo la conformazione equatoriale più stabile con un'abbondanza del 95%.
La ragione di tali variazioni di energia e stabilità è che gli idrogeni metilici sperimentano interazioni di dispersione repulsiva con i due idrogeni assiali paralleli e strettamente posizionati sullo stesso lato dell'anello. Poiché la tensione sterica ha origine tra i gruppi su C1 e C3 o C5, è chiamata interazione 1,3-diassiale. Queste interazioni, se mostrate con la proiezione di Newman, mostrano una relazione gauche. Tuttavia, se il gruppo metilico è posizionato sull’equatore, si pone in opposizione a C3 e C5, minimizzando la repulsione sterica.
All’aumentare della dimensione di un gruppo funzionale, le interazioni 1,3-diassiali diventano più pronunciate, aumentando la differenza di energia tra le due conformazioni.
Dal capitolo 3:
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