Современные представления о строении моноциклоалканов.

Для циклоалканов помимо структурной и стереоизомерии (цис-, транс- и оптической) существенное значение имеет также поворотная изомерия. Устойчивость конформеров алициклических соединений определяют четыре фактора:

1. Напряжение, обусловленное искажением валентных углов – угловое напряжение (напряжение Байера).

2. Торсионное напряжение, связанное с отклонением от наиболее выгодной «заторможенной» конформации (см. главу 2).

3. Напряжение, связанное с отталкиванием сближенных атомов.

4. Напряжение, обусловленное изменением межатомных расстояний.

Первые общие теоретические соображения, касающиеся относительной устойчивости различных циклов, были высказаны Байером в 1885 году на основе представления Вант-Гоффа о тетраэдрической модели атома углерода. Байер исходил из двух предположений: во-первых, о том, что циклические структуры должны быть плоскими, а во-вторых, что отклонение валентных углов от угла 109^о28^′ является мерой напряженности цикла.

Например, для треугольника:

Мера напряженности цикла обуславливает легкость или трудность образования цикла и его относительную устойчивость. Таким образом, по Байеру, наиболее устойчивым должен быть пятичленный цикл, а следующим по устойчивости шестичленный. Высшие циклы должны быть малоустойчивы. В дальнейшем оказалось, что этот вывод неверен, так как было доказано, что плоское строение характерно в чистом виде только для циклопропана. Это наиболее напряженная циклическая система.

В молекуле циклогексана сохраняются обычные валентные углы, так как он существует в пространственных конформациях «кресла» или «ванны». Конформация «кресла» на 20,9 кДж/моль менее напряжена. Эта разница в напряжении обусловлена торсионным напряжением:

Задачи для самопроверки

 

1. Назовите следующие соединения:

 

 

2.Напишите структурные формулы следующих соединений:

 

1,2-диметилциклогексан;

бициклононан (0,3,4);

2-метилциклобутан карбоновая кислота;

 

 

3. Напишите структурные формулы изомерных циклоалканов состава С₆Н₁₂. Назовите эти углеводороды.

 

 

4. Получите из соответствующих дигалогенопроизводных метилциклопропан, 1,2-диметилциклобутан.

 

 

5. Получите четырьмя разными способами циклогексан.

 

 

6. Как будут протекать реакции циклопропана, циклобутана и циклопентана с бромом и бромистым водородом?

 

 

7. Напишите уравнения реакций, соответствующие схеме, назовите все органические вещества: