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3.6 : Konformationen von Ethan und Propan

In einem organischen Molekül führt die freie Rotation um die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindung zu energetisch unterschiedlichen Konformeren des Moleküls. Aufgrund dieser Rotation, die als Innenrotation bezeichnet wird, weist Ethan zwei Hauptkonformationen auf – versetzt und ekliptisch.

Die gestaffelte Konformation ist eine energiearme und stabilere Konformation, bei der die C-H-Bindungen am vorderen Kohlenstoff in einem Diederwinkel von 60° relativ zu den C-H-Bindungen am hinteren Kohlenstoff angeordnet sind, was zu einer verringerten Torsionsspannung führt. In gestaffeltem Ethan interagiert das bindende Molekülorbital einer C-H-Bindung mit dem antibindenden Molekülorbital der anderen und stabilisiert dadurch die Konformation weiter. Die Rotation von weiter entferntem Kohlenstoff, während der Kohlenstoff näher am stationären Beobachter gehalten wird, erzeugt eine unendliche Anzahl von Konformeren. Bei einem Diederwinkel von 0° überdecken sich die C-H-Gruppen gegenseitig und bilden eine ekliptische Konformation. Diese Konformation weist eine um etwa 12 kJ/mol höhere Torsionsspannung auf als die gestaffelte Konformation und ist daher weniger stabil. Ethanmoleküle wandeln sich schnell zwischen mehreren versetzten Zuständen um, während sie die energiereicheren verfinsterten Zustände durchlaufen. Die molekularen Kollisionen liefern die Energie, die zum Überwinden dieser Torsionsbarriere erforderlich ist.

Ähnlich wie Ethan hat auch Propan zwei Hauptkonformere: das stabile gestaffelte Konformer (niedrige Energie) und das instabile ekliptische Konformer (höhere Energie).

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ConformationsEthanePropaneOrganic MoleculeCarbon carbon Single BondRotationInternal RotationStaggered ConformationEclipsed ConformationTorsional StrainBonding Molecular OrbitalAntibonding Molecular OrbitalDihedral AnglesTorsional Barrier

Aus Kapitel 3:

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