المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10623 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Axial and Equatorial Bonds in Cyclohexane  
  
2877   01:27 مساءاً   date: 19-9-2016
Author : John McMurry
Book or Source : Organic Chemistry
Page and Part : 9th ed - p104

Conformations of Monosubstituted Cyclohexanes

  Even though cyclohexane rings flip rapidly between chair conformations at room temperature, the two conformations of a monosubstituted cyclohexane aren’t equally stable. In methylcyclohexane, for instance, the equatorial conformation is more stable than the axial conformation by 7.6 kJ/mol (1.8 kcal/mol).

  The same is true of other monosubstituted cyclohexanes: a substituent is almost always more stable in an equatorial position than in an axial position. You might recall from your general chemistry course that it’s possible to calculate the percentages of two isomers at equilibrium using the equation ΔE = - RT ln K, where DE is the energy difference between isomers, R is the gas constant [8.315 J/(K·mol)], T is the Kelvin temperature, and K is the equilibrium constant between isomers. For example, an energy difference of 7.6 kJ/mol means that about 95% of methylcyclohexane molecules have an equatorial methyl group at any given instant while only 5% have an axial methyl group. Figure 1-1  plots the relationship between energy and isomer percentages.

Figure 1-1  A plot of the percentages of two isomers at equilibrium versus the energy difference between them. The curves are calculated using the equation ΔE = - RT ln K.

  The energy difference between axial and equatorial conformations is due to steric strain caused by 1,3-diaxial interactions. The axial methyl group on C1 is too close to the axial hydrogens three carbons away on C3 and C5, resulting in 7.6 kJ/mol of steric strain (Figure 1-2 ).

Figure 1-2  Interconversion of axial and equatorial methylcyclohexane, represented in several formats. The equatorial conformation is more stable than the axial conformation by 7.6 kJ/mol.

  The 1,3-diaxial steric strain in substituted methylcyclohexane is already familiar—we saw it previously as the steric strain between methyl groups in gauche butane.

  Comparing a four-carbon fragment of axial methylcyclohexane with gauche butane shows that the steric interaction is the same in both cases (Figure 1-3 ). Because axial methylcyclohexane has two such interactions, it has 2 x 3.8 = 7.6 kJ/mol of steric strain. Equatorial methylcyclohexane has no such interactions and is therefore more stable.

Figure 1-3  The origin of 1,3-diaxial interactions in methylcyclohexane. The steric strain between an axial methyl group and an axial hydrogen atom three carbons away is identical to the steric strain in gauche butane. Note that the - CH3 group in methylcyclohexane moves slightly away from a true axial position to minimize the strain. (To clearly display the diaxial interactions in methylcyclohexane, two of the equatorial hydrogens are not shown.)

The exact amount of 1,3-diaxial steric strain in a given substituted cyclohexane depends on the nature and size of the substituent, as indicated in Table 1-1. Not surprisingly, the amount of steric strain increases through the series H3C- < , CH3CH2- < , (CH3)2CH - << ,, (CH3)3C -<< , paralleling the increasing size of the alkyl groups. Note that the values in Table 1-1 refer to 1,3-diaxial interactions of the substituent with a single hydrogen atom. These values must be doubled to arrive at the amount of strain in a monosubstituted cyclohexane.

Table 1-1 Steric Strain in Monosubstituted Cyclohexanes




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .