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3.12 : 置換型シクロヘキサンの安定性

この講義では、さまざまな配座異性体のエネルギーと 1,3-二軸相互作用の影響に焦点を当てて、置換シクロヘキサンの安定性について説明します。

シクロヘキサンの 2 つのいす形配座は、室温で急速に相互変換します。 どちらの形態も同一のエネルギーと安定性を持ち、それぞれが等量の平衡混合物から構成されます。 水素原子を官能基に置き換えると、2 つの立体配座はエネルギー的に非等価になります。

たとえば、メチルシクロヘキサンでは、CH3 基は、あるいす型構造ではアキシアル位置を占め、別のいす型構造ではエクアトリアル結合を占めます。 これにより、アキシアル配座のエネルギーが約 7.6 kJ −1 に増加し、エクアトリアル結合が 95% の存在量でより安定になります。

結果的にエネルギーと安定性が変動する理由として、メチル水素が、環の同じ側にある 2 つの平行で近くに位置する軸方向水素との反発分散相互作用を受けるためです。 立体歪みは C1 と C3 または C5 上の基の間で発生するため、1,3-二軸相互作用と呼ばれます。 これらの相互作用は、ニューマン図法で示されると、ゴーシュ配座を示します。 ただし、メチル基がエクアトリアル結合に配置されている場合、C3 および C5 の反対側に配置され、立体反発が最小限に抑えられます。

官能基のサイズが大きくなるにつれて、1,3-二軸相互作用がより顕著になり、2 つの立体配座間のエネルギー差が増加します。

タグ

Substituted CyclohexanesStabilityEnergiesConformers13 diaxial InteractionsChair ConformationsEquilibrium MixtureFunctional GroupMethylcyclohexaneAxial PositionEquatorial PositionEnergy IncreaseStability IncreaseAbundanceRepulsive Dispersion InteractionsSteric Strain13 diaxial InteractionNewman ProjectionGauche RelationshipSteric Repulsion

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