Соединения ряда циклогексана

Могут принимать формы двух конформаций: кресла и ванны. Эти две формы постоянно переходят друг в друга в процессе свободного вращения вокруг оси С-С связи.

Форма кресла энергетически более выгодна (более симметрична), ее потенциальная энергия ниже на 5,6 ккал/моль потенциальной энергии ванны, поэтому последняя при обычных условиях почти не реализуется. Кресловидная конформация имеет плоскость симметрии, ось симметрии и центр симметрии (рисунок 1).

Направление С-Н связей в этих формах может быть двояким: 6 связей С-Н направлены от центра симметрии к его периферии под углом 109⁰28^/ к оси симметрии и называются экваториальными связями (е), 6 связей С-Н направлены параллельно оси симметрии и называются эквиальными (а).

Рисунок 1.

Атомы 2,4,6 лежат в нижней плоскости, атомы 1,3,5 – в верхней параллельной плоскости. Средняя между ними плоскость является плоскостью симметрии. Относительно этой плоскости заместители, расположенные у двух различных атомов углерода, могут занимать цис- или транс-положение. Геометрическая изомерия возможна при 1,2; 1,3; 1,4-положении заместителей.

1,2- и 1,3-дизамещенные циклогексана могут иметь и оптические изомеры, в то время как 1,4-изомеры являются оптически недеятельными, т.к. имеют плоскость симметрии, проходящую через 1 и 4 углеродные атомы.

Рисунок 2.

Изучение пространственного расположения заместителей проводится с помощью физико-химических методов анализа: рентгенографии, электронографии, спектрального анализа, определения дипольных моментов и др. Кроме того, сейчас накоплен большой материал, который позволяет делать выводы о пространственном строении циклических соединений в зависимости от химических свойств.

Изучая свойства соединений, можно делать выводы о конформации исследуемых молекул. Методика определения возможных и наиболее выгодных конформаций получила название конформационного анализа.