Инверсия кресла
Что происходит при инверсии
linkОпора
- Урок 48. Аксиальные и экваториальные положения — размещать заместители и находить цис/транс-соотношения в кресле
Кресло из урока 47 не застывшее: оно быстро переходит во второе кресло — инверсия (переворот) кольца. Поэтому у каждого замещённого циклогексана два кресла.
Как нарисовать кресло после инверсии
- Нарисуйте второе кресло.
- Перенесите заместители на те же атомы.
- Аксиальный заместитель станет экваториальным, экваториальный — аксиальным.
- Направление «вверх/вниз» у каждого заместителя сохраняется.
Примеры
1. Метилциклогексан \(\ce{C6H11CH3}\). Метил экваториальный ⇌ метил аксиальный.
2. Цис-1,2-диметилциклогексан \(\ce{C6H10(CH3)2}\). a,e ⇌ e,a — два кресла одинаковой энергии.
3. Транс-1,2-диметилциклогексан \(\ce{C6H10(CH3)2}\). e,e ⇌ a,a — первое гораздо выгоднее.
4. Барьер. Около 45 кДж/моль: при 25 °C примерно \(10^5\) инверсий в секунду; при −100 °C кресла можно «заморозить» и увидеть отдельно в ЯМР.
errorЦис остаётся цис
Инверсия меняет аксиальные и экваториальные положения, но не стороны кольца. Если бы «вверх» стало «вниз», это был бы другой стереоизомер — а конформационное движение изомер не создаёт.
edit_noteПопробуйте сами
В кресле транс-1,4-диметилциклогексана обе группы аксиальны. Что будет после инверсии?
expand_moreПоказать решение
Обе станут экваториальными (и останутся транс) — это выгодное кресло.
Второе кресло по первому
Инверсия из первой части урока нужна в каждой задаче на устойчивость: выгодное кресло находят сравнением двух.
Как проверить второе кресло
- У каждого заместителя: был a — стал e, был e — стал a.
- Сторона («вверх/вниз») та же.
- Сравните: в выгодном кресле больше объёмных групп экваториально.
Примеры
1. Цис-1-трет-бутил-4-метилциклогексан \(\ce{(CH3)3C-C6H10-CH3}\). Кресло 1: трет-бутил e, метил a. Кресло 2: трет-бутил a, метил e — на 13–14 кДж/моль хуже.
2. Цис-1,4-диметилциклогексан \(\ce{C6H10(CH3)2}\). a,e ⇌ e,a — два кресла одинаковой энергии.
3. Хлорциклогексан \(\ce{C6H11Cl}\). Хлор a ⇌ хлор e; экваториальный немного выгоднее.
errorПроверьте, что вы не нарисовали другой изомер
После инверсии нарисуйте клинья по обоим креслам: если цис превратился в транс, в переносе ошибка.
edit_noteПопробуйте сами
В кресле цис-1-этил-2-метилциклогексана этил экваториален. Где будет метил и где будут группы после инверсии?
expand_moreПоказать решение
Цис-1,2 — a,e: метил аксиален. После инверсии: этил аксиален, метил экваториален.
push_pinГлавное
При инверсии кресла все аксиальные связи становятся экваториальными и наоборот, а «вверх» остаётся «вверх»: цис/транс не меняется. Инверсия идёт через полукресло и твист-ванну с барьером около 45 кДж/моль — при комнатной температуре около 100 тысяч раз в секунду.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.