ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конформации алициклических соединений из "Теоретические основы органической химии" Из тетраэдрической модели атома углерода следует, что нормальные углы между валентностями атома углерода равны 109°28. Естественно предположить, что любое изменение нормальных валентных углов будет связано с затратой энергии. Эта идея была положена А. Байером в основу так называемой теории напряжения. [c.22] Согласно теории напряжения Байера, легкость образования али-циклов (соединений, в молекулах которых имеются кольца, составленные из насыщенных атомов углерода) и их з стойчивость зависят от того обстоятельства, в какой степени валентные углы в цикле отличаются от 109 28, т. е. от нормального валентного угла. Чем эти углы ближе к нормальному, тем цикл устойчивее и тем легче он образуется. [c.22] Согласно теории напряжения Байера, из трех,углеродных циклов циклопропанового, циклобутанового, циклопентанового — первый является наиболее, а последний — наименее напряженным (рис. 5). Экс-пери.ментальные факты вполне согласуются с этим выводом. [c.22] Однако теория напряжения Байера учитывает только деформацию нормальных валентных углов углерода, но не учитывает отталкивания атомов водорода соседних групп СНг. А между тем в молекулах али-циклов взаимное расположение атомов отвечает самому невыгодному энергетическому состоянию ( заслоненные конформации). [c.23] Вследствие этого обстоятельства в молекулах алициклов, кроме байеровского напряжения, существует еще торсионное (поворачивающее) напряжение, стремящееся вывести молекулу из энергетически невыгодного конформационного состояния. [c.23] В молекулах циклобутана и циклопентана, где друг другу противостоят четыре или пять пар атомов водорода, торсионное напряжение настолько значительно, что углеродное кольцо уже не может оставаться плоским. [c.23] например, в молекуле циклопентана один из углеродных атомов находится вне плоскости кольца. При этом каждый из пяти атомов углерода выступает из плоскости цикла поочередно (со скоростью конформационных взаимопревращений). Отклонение от плоскости составляет около 0,2—0,3 А. [c.23] Конечно, при выходе атома углерода из плоскости цикла возрастает байеровское напряжение, однако оно с избытком компенсируется благодаря тому, что одна из невыгодных заслоненных конформаций частично приближается к более выгодной — скошенной конформации. [c.23] Циклогексан, в молекуле которого имеется кольцо из 6 атомов углерода, и высшие циклы не могут быть плоскими без значительного изменения валентных углов. [c.23] Для шестичленного цикла возможны две формы без байеровского напряжения форма ванны (С-форма) и форма кресла (Z-фopмa). [c.23] В обеих этих формах сохраняются нормальные валентные углы. Однако тем не менее энергетически ванна и кресло неравноценны. [c.23] Циклогексан в обычных условиях почти целиком состоит из молекул в 2-форме. При повышении температуры равновесное содержание невыгодной С-формы в циклогексане, естественно, увеличивается. [c.24] Следует отметить, что внутри 2-формы молекулы за счет вращения вдоль углерод-углеродных связей со скоростью конформационных превращений происходят непрерывные колебания типа показанных на рис. 9. [c.24] В результате указанных колебаний, однако, конформация вещества не меняется (ибо исходная (а) и конечная (а ) конформации идентичны). [c.24] ИЗ атомов водорода на какой-либо другой атом. Причина этого явления заключается в следующем. [c.25] Если рассмотреть пространственные направленности связей углерод—водород в 2-форме, то эти связи можно разделить на 2 группы связи, направленные к периферии молекулы, называемые экваториальными связями (е-связи), и связи, параллельные оси симметрии, называемые аксиальными (осевыми), или полярными, связями (а-связи). [c.25] Распределение этих связей видно на рис. 10. [c.25] Конформационный анализ в алициклическом ряду имеет огромное значение для расшифровки структуры и направленного стереоспецифи-ческого синтеза сложнейших природных веществ. [c.25] Вернуться к основной статье