Ero sivun ”Konformaatio” versioiden välillä

[katsottu versio][katsottu versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Ei muokkausyhteenvetoa
Ei muokkausyhteenvetoa
Rivi 36:
 
Myös butaanissa hyperkonjugaatiota voidaan pitää merkittävimpänä tekijänä. Butaanin lomittaisessa konformaatiossa, joka on merkitty tämän osion alkukuvassa A:ksi, hyperkonjugaatio madaltaa konformaation energiaa hylkivien vaikutusten ollessa vähäisiä. B:ssä hyperkonjugaatio lisää suotuisuutta, mutta metyylit ovat lähellä toisiaan aiheuttaen vähäistä steeristä hyljintää. C:ssä hyperkonjugaatio ei pääse vaikuttamaan ja lähinnä tämä lisää C:n energiaa. D:ssä hyperkonjugaatio ei vaikuta ja metyylien toisilleen aiheuttama steerinen este lisää energiaa tästä vielä hieman.<ref name=":2"/>
[[Tiedosto:S-cis s-trans butadiene.gif|pienoiskuva|Butadieeni. s-''cis'' (vas.) ja s-''trans''.]]
Myös [[Konjugaatio (kemia)|konjugaatio]] vaikuttaa. Konjugoimattomassa etaanissa kierähdys energiavallin yli vaatii 12&nbsp;kcal/mol.<ref name=":1"/> Konjugoituneen [[Sigmasidos|sigma]]- eli s-''cis''-[[butadieeni]]n yksöissidoksen kierto s-''trans''-muotoon vallin yli vaatii noin 30&nbsp;kJ/mol,<ref>{{Lehtiviite|Tekijä=CW Bock, P George, M Trachtman|Otsikko=A molecular orbital study of the rotation about the C-C bond in 1,3-butadiene|Julkaisu=Theoretica Chimica Acta|Ajankohta=1984|Vuosikerta=64|Numero=4|Sivut=293–311|Doi=10.1007/bf00551014|Issn=0040-5744|www=https://link.springer.com/article/10.1007/BF00551014}}</ref> sillä konjugaatio antaa näennäiselle yksöissidokselle hieman [[kaksoissidos]]luonnetta. [[Dimetyyliformamidi]]n tätä konjugoituneemman [[amidi]]sidoksen 180° kierto vaatii jo 85&nbsp;kJ/mol. Vertailun vuoksi [[2-buteeni]]n kierto vaatii energiaa jo noin 260&nbsp;kJ/mol koska tässä on varsinainen kaksoissidos, jonka kierto vaatii [[Piisidos|piisidoksen]] väliaikaista rikkomista.<ref name=":1"/> 2-buteenissa kyse ei enää kuitenkaan ole konformeriasta, koska sidoksia rikkoutuu.<ref name=":0"/>
{{clear}}
===Atropisomeria===
Rivi 44:
 
===Rengaskonformeria===
Rengaskonformeriaa ilmentävät molekyylit, joissa on rengasrakenteita. Esimerkki tästä on [[sykloheksaani]], jossa energiaminimin muodostavat tuoliksi- ja veneeksikierreveneeksi kutsutut konformaatiot.<ref name=":1">{{Kirjaviite|Tekijä=J Clayden, N Greeves, S Warren|Nimeke=Organic chemistry|Vuosi=2001|Sivu=364-376, 827|Selite=2. painos|Julkaisupaikka=Oxford|Julkaisija=University Press|Tunniste=[[OCLC]]: 867050415|Isbn=9780199270293}}</ref> Ne ovat siten toistensa konformeerejä.<ref name=":0"/>
 
[[Tiedosto:Cyclohexane conformations and energies with hydrogens.svg|pienoiskuva|527px|Sykloheksaanin eri energiamaksimeja ja minimejä vastaavat konformaatiot: tuoli (A1/2), kierrevene (B1/2), vene (C) ja puolituoli (D1/2). A1 voi huoneenlämmössä läpikäydä helposti [[Sykloheksaani#Rengaskäännös ja konformaatiot|rengaskäännöksen]] muuntuen A2:ksi muiden kuvan muotojen kautta järjestyksessä vasemmaltaA1→D1→ oikeallejne. (A1→D1→B1tai jnepäinvastoin.)<ref name=":1" /> Vene ei ole välttämätön välimuoto rengaskäännöksessä.<ref name=":3" /> Pinkki käyrä esittääon konformaatioiden potentiaalienergiaeroja suhteessa tuoliin. Erot ovat 43&nbsp;kJ/mol (10.3&nbsp;kcal/mol), 25&nbsp;kJ/mol (6&nbsp;kcal/mol) ja&nbsp;21 kJ/mol (5&nbsp;kcal/mol) kuten kuvassa. A1/2 ja B1/2 muodostavat paikalliset minimit ja ovat siksi konformeerejä.<ref name=":1"/>|tyhjä]]
 
==== Rengasjännitys ====
[[Tiedosto:CH4-structure.svg|pienoiskuva|141px|Tetaedrinen [[metaani]]. Kulmat ovat ~109.5°.]]
[[Orgaaninen yhdiste|Orgaanisissa rengasrakenteissa]] näiden pyrkimys päästä eri konformaatioihin esimerkiksi hiilirungoltaan täysin tasomaisten rakenteiden sijaan selittyy ensisijaisesti sillä, että renkaiden hiilet pyrkivät muodostamaan ympärilleen sidokset [[tetraedri]]muotoisesti neljään eri atomiin. Hiilissä sidosten [[orbitaali]]t ovat sp<sup>3</sup> [[Hybridisaatio|hybridisoituneet]] ihannetilanteessa noin 109.5° (tarkempi arvo noin 109.4712°) kulmiin suhteessa muihin sidoksiin. Kulmat muodostavat tetraedrin. Täysin tasomaisissa molekyyleissä kulmat eivät ole 109.5°, joten niillä on konformaation potentiaalienergiaa lisäävää [[rengasjännitys]]tä. Muissa kuin tasomaisissa komformaatioissa kulmat ovat lähempänä 109.5° ihannekulmaa.<ref name=":1"/>
 
Esimerkiksi tasomaisen [[sykloheksaani]]n hiilten välisten sidosten kulmat olisivat 120° (katso [[säännöllinen kuusikulmio]]) aiheuttaen rengasjännitystä. Tämä on niin suurta ettei tasomuotoa ole olemassa. Tuoli-sykloheksaaninTuolisykloheksaanin atomien väliset kulmatsidoskulmat ovat teoriassa noinihanteelliset (109.5°, eli ihanteelliset), eikä rengasjännitystä siten ole. Tuolin sanotaan usein olevan ilman rengasjännitystä, muttarengasjännityksetön. tämäTämä ei ole totta lähinnä siksi koska aksiaalisiin (katso [[Konformaatio#Aksiaalisuus ja ekvatoriaalisuus|Aksiaalisuus ja ekvatoriaalisuus]]) vetyihin vaikuttavat hylkivästi toiset saman puolen aksiaaliset vedyt. Siksi rengas pyrkii vähentämään tätä vuorovaikutusta litistymällä hieman, jolloin aksiaaliset vedyt taipuvat ekvatoriaalisemmiksi. Tuolin hiilten kulmat siksi ovat rengasjännityksen ja steerisen vaikutuksen välisenä kompromissina oikeasti noin 111.5°. Tähän hiili-hiili kulmaan vaikuttavat hieman myös hiilen sitomat vedyt. Kulmat ovat myös erilaiset hiilten ja vetyjen, sekä vetyjen ja vetyjen välillä, koska nämä eivät ole identtisiä ja vievät toisiltaan steerisesti eri verran tilaa.<ref name=":3">{{Lehtiviite|Tekijä=V Dragojlovic|Otsikko=Conformational analysis of cycloalkanes|Julkaisu=ChemTexts|Ajankohta=2015-08-12|Vuosikerta=1|Numero=3|Doi=10.1007/s40828-015-0014-0|Issn=2199-3793|www=https://link.springer.com/article/10.1007/s40828-015-0014-0}}</ref>
 
====Renkaiden hyperkonjugaatio ja muut vaikutukset====
[[Tiedosto:Tensão estérica da conformação de barco do ciclo-hexano..png|vasen|pienoiskuva|Veneen vedyt tulevat hylkivästi lähelle toisiaan.]]
Hiilten väliset kulmat ovat lähes 109.5° myös vene-sykloheksaanissavenesykloheksaanissa. Siksi veneen voisi olettaa olevan energiallisesti suotuisa. Vedyt ovat kuitenkin veneessä kohdakkain, jolloin niiden σ- ja σ*-orbitaalit eivät voi kunnolla [[Hyperkonjugaatio|hyperkonjugoitua]] (katso [[#Rotamerian_analyysi|Rotamerian analyysi]]). Tämä tekee veneestä epäsuotuisan. Lisäksi veneen päiden aksiaaliset vedyt tulevat lähelle toisiaan (kuva) aiheuttaen steerisen esteen, mutta tämä vaikutus on hyperkonjugaation osittaiseen puutteeseen verrattuna pieni. Kierrevenemuodossa vaikutukset ovat samankaltaiset kuin veneessä, mutta kiertynyt rakenne vähentää edeltäviä vaikutuksia; kiertymisen takia erityisesti hyperkonjugaatio pääsee vaikuttamaan potentiaalienergiaa madaltaen.<ref name=":3"/>
 
Hyperkonjugaation merkitys näkyy hyvin [[syklopentaani]]ssa. Sen tasomuodossa, jota ei oikeasti ole olemassa, hiilten kulmat olisivat 108° (katso [[säännöllinen viisikulmio]]) – lähes ihanteelliset. Tasossa vedyt kuitenkin ovat kohdakkain, jolloin rakennetta vakauttavaa hyperkonjugaatiota ei ole. Siksi syklopentaanin kaikkein suotuisin konformeeri on taipunut kirjekuorikonformaatio, jossa hyperkonjugaatio vaikuttaa. Kompromissina kirjekuoressa kaikki rakenteen hiilikulmat kuitenkin pienenevät ja rengasjännitys kasvaa – kirjekuoren kulmat ovat 102–106°.<ref name=":3"/>