Конформації з’єднань з відкритим ланцюгом.

Починаючи з Етану в гомологічному ряді насичених вуглеводнів з’являється можливість обертання навколо одинарного карбон-карбонового зв’язку без порушення хімічної будови молекули, тобто без зміни послідовності зв'язків і їх природи. В результаті такого обертання міняється просторове розташування один щодо одного не зв'язаних між собою лігандов, тобто заступників у атомів вуглецю, що обертаються. Кут повороту називається торсіонним кутом. Залежно від величини торсіонного" кута молекула може приймати різні геометричні форми.

Конформації — це просторове розташування атомів в молекулі певної конфігурації, обумовлене поворотом навколо одного або декількох одинарних зв’язків.

Таким чином виникають різні конформаційні ізомери (конформери). Їх взаємні переходи здійснюються без розриву зв'язків. За мінімальний відлік торсіонного кута умовно прийнято рахувати 60°. Тоді при повному обороті на 360° виходитимуть шість конформацій. Конформації, в яких заступники знаходяться один щодо одного в найближчому положенні, володіють найвищою енергією і називаються затуленими.

Наприклад, потенційна енергія затуленої конформації Етану на 12кДж/моль вище, ніж енергія його загальмованої конформації. Ця величина енергії складає енергетичний бар'єр обертання, походження якого пов'язане з електронним відштовхуванням між зв'язками в той момент, коли вони знаходяться один проти одного.

Напруга, викликана взаємодією протистоячих зв'язків, називається торсіонною напругою, або напругою Пітцера.

Слід зазначити, що атоми водню мають невеликий Ван-дер-Ваальсів радіус (0,12нм) і навіть в затуленому положенні між ними не виникає Ван-дер-Ваальсових сил відштовхування.

При повному обороті на 360° кожен зв'язок С— Н в Етані тричі зустрічається на своєму шляху з протистоячим зв'язком С— Н, отже, при цьому тричі долається енергетичний бар'єр. В той же час кожен зв'язок С—Н тричі потрапляє в анти- положення (з величиною кута 180°) щодо одного із зв'язків С— Н сусіднього вуглецевого атома. Ці положення відповідають мінімуму енергії на енергетичній кривій (загальмовані конформації). Три загальмовані конформації Етану вироджені, тобто енергетично однакові.

Енергетичний бар'єр обертання в Етані невеликий. У звичних умовах легко відбувається перехід від однієї конформації до іншої і відповідні конформери виділити в індивідуальному вигляді неможливо. Тому Етан є рівноважною сумішшю різних конформеров, які можуть бути зафіксовані тільки спектральними методами.

Етан є простим з'єднанням, у якого з'являється можливість існування конформації. У складніше побудованих з'єднань виникає взаємне відштовхування об'ємистих заступників, яке підвищує енергію системи, тобто робить систему більш напруженою.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Моделі молекул і стереохімічні формули.	\|	Напруга, що виникає при розташуванні заступників на відстані, приблизно рівному сумі їх Ван-дер-Ваальсових радіусів, називається Ван-дер-Ваальсовою напругою.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.