-Самая стабильная конформация циклогексана.

Наиболее стабильный конформационно -анализ циклогексана

Циклогексан (C6H12) является распространенным шестичленным циклический углеводород на территории органической химии . Из -за особенностей его молекулярной структуры циклогексан может принимать различные конформации (то есть формы пространственного размещения ). При обсуждении вопроса о «наиболее стабильной конформации циклогексана » нам необходимо провести углубленное исследование с различных точек зрения , таких как молекулярная механика , конформационные анализы и стабильность циклической структуры .

Конформационные типы циклогексана

В молекуле циклогексана шесть атомов углерода а также двенадцать атомов водорода , и молекулярная структура может принимать различные трехмерные пространственные формы . Есть два наиболее распространенных конформации : конформация стула и конформация корабля .

Конформация стула : в этой конформации шесть атомов углерода циклогексана принимают четыре плоских положения , а два других атома углерода отклоняются от плоскости и расположены соответственно вверх и вниз по кольцу . Поскольку угол связи большей части атомов углерода в этой конформации близок к 109,5 градусов , угловое напряжение на территории молекуле меньше , поэтому оно выглядит более физически и химически стабильным .

Конформация корабля : в конформации корабля четыре атома углерода находятся в плоскости , а два других атома углерода отклоняются от плоскости а также находятся в противоположном направлении . По сравнению с конформацией стула судовая конформация менее стабильна , поскольку она имеет более высокое угловое напряжение а также энергетическую нестабильность из -за отталкивания Ван -дер-Ваальса между несвязными атомами водорода .

Почему конформация стула более стабильна ?

При обсуждении вопроса о том , что «наиболее стабильная конформация циклогексана », конформация стула обычно считается наиболее стабильной конформацией циклогексана . Основные причины включают следующее :

Минимальное угловое напряжение : атомы углерода в молекуле циклогексана должны соответствовать требованиям к углу связи для химии гетероцикла . Конформация стула практически не имеет угловых напряжений , поскольку почти каждый атом углерода поддерживает угол связи 109,5 градусов .

Нет отталкивания Вандерваальса : В конформации кресла несвязное отталкивание между атомами водорода меньше , потому что атомы водорода находятся на разных осях . По сравнению с этим , из -за близкого расстояния атомов водорода в конформации корабля , легко создать отталкивающую силу , что приводит к более высокой энергии .

Термодинамическая стабильность : экспериментальные данные показывают , что конформация стула имеет самую низкую энергию , поэтому данная женщина более стабильна при более высоких температурах . Конформация типа корабля легче превращается в конформацию типа стула .

Преобразование циклогексановой конформации

Молекулы циклогексана не всегда остаются на территории определенной конформации , они будут быстро преобразованы между различными конформациями . Взаимодействие между конформацией стула и конформацией корабля осуществляется путем переворачивания . Когда циклогексан переходит из конформации стула в конформацию корабля , два атома углерода молекулы вращаются для удовлетворения различных конформационных требований .

Такие конформации являются очень быстрыми а также обычно происходят миллионы раз в секунду при нормальной температуре , поэтому циклогексан обычно существует между двумя конформациями в динамическом равновесии . Поскольку устойчивость конформации стула намного выше , чем конформация корабля , доля конформации стула обычно доминирует .

Вывод : наиболее стабильная конформация циклогексана

Из приведенного выше анализа можно сделать вывод , что наиболее стабильной конформацией циклогексана является конформация стула . Данное связано с тем , что конформация стула имеет самое низкое энергетическое состояние , а угловое напряжение минимально , а отталкивание Ван -дер-Ваальса является самым слабым . Хотя молекулы циклогексана быстро преобразуются между различными конформациями , конформация стула остается наиболее стабильной формой . Поэтому , если вы спросите «наиболее стабильную конформацию циклогексана », ответ , очевидно , является конформацией стула .