Chair Structure

Disegnare la forma della sedia dei cicloalcani (idrocarburi ciclici) è un modo per presentare una rappresentazione tridimensionale della molecola. Nel modello di sedia del cicloesano, i carboni 1, 3 e 5 sono sopra il piano e i carboni 2, 4 e 6 sono sotto il piano. In questa conferma, tutti gli angoli sono 110,9°—vicino all’angolo di legame ideale di 109,5° per gli alcani, che è l’angolo ideale della geometria tetraedrica. Ogni atomo di carbonio nell’anello avrà il suo idrogeno attaccato o sostituente nella posizione equatoriale o assiale. Equatoriale è la posizione in cui un sostituente è perpendicolare all’asse dell’anello. Assiale è la posizione in cui un sostituente è parallelo all’asse dell’anello.

Una conformazione flip-chair è la conversione di una conformazione della sedia cicloesana in un’altra mediante rotazione attorno ai singoli legami carbonio-carbonio. Quando la sedia viene capovolta, le posizioni assiali diventano equatoriali e viceversa. Cicloesano può capovolgere tra due conformazioni sedia. Se non ci sono sostituenti (atomi o gruppi non idrogeni attaccati all’anello), le due forme avranno energia uguale. Quando vengono aggiunti sostituenti, le due forme potrebbero non avere energia uguale e la molecola trascorrerà più tempo nella conformazione della sedia più stabile. I sostituenti nella posizione equatoriale forniscono una maggiore stabilità perché i sostituenti assiali più vicini l’uno all’altro tendono ad interagire in modo sfavorevole. Qualsiasi sostituente non idrogeno in posizione assiale sul cicloesano creerà ceppo sterico con altri gruppi (incluso l’idrogeno) in qualsiasi altra posizione assiale sullo stesso lato del piano. Questo ceppo sterico è chiamato interazioni 1,3-diassiali. Più grande è un gruppo sostituente, più è probabile che si trovi nella posizione equatoriale per stabilizzare la sedia ed evitare interazioni 1,3-diassiali.

Groups on a ring can exhibit cis and trans isomerism. L’isomerismo cis-trans (o cis-trans) è quando una delle due o più molecole ha la stessa formula molecolare e struttura di legame ma differisce nelle posizioni dei loro sostituenti attorno a una parte rigida della molecola. L’isomerismo Cis-trans può essere indicato in una sedia utilizzando posizioni assiali ed equatoriali della forma della sedia. I cicloalcani possono recare sostituenti su due carboni che si trovano sullo stesso lato o su lati opposti dell’anello. I sostituenti sullo stesso lato sono cis l’uno con l’altro e i sostituenti sui lati opposti sono trans l’uno con l’altro. Quando un anello si ribalta, le posizioni assiali ed equatoriali si interconvertiranno, ma cis e trans non cambieranno. Se un gruppo è su in una conformazione della sedia, sarà su nell’altra conformazione della sedia.

Le conformazioni cis-1,4-dimetilcicloesano sono di uguale stabilità, con un gruppo metilico assiale e uno equatoriale in entrambi i conformatori. Le due conformazioni equivalenti della sedia sono in equilibrio. Nel trans-1,4-dimetilcicloesano, la conformazione con entrambi i gruppi metilici nella posizione equatoriale è più stabile. Mentre anche questi conformatori sono in equilibrio, la forma più stabile domina quell’equilibrio.

La designazione cis / trans non è correlata alla posizione equatoriale o assiale dei sostituenti. La determinazione equatoriale / assiale è determinata dalla posizione dell’atomo di carbonio a cui è legato il sostituente. Quando la sedia si ribalta, la posizione assiale verrà modificata, ma la conformazione trans/cis rimarrà la stessa.