Rotámetros y conformaciones.

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Recuerde que los rotámeros el resultado de la rotación alrededor de los enlaces cuando una molécula se disipa energía absorbida de su entorno. Al bajar la temperatura del medio ambiente, la energía disponible para la molécula es disminuida y la rotación se vuelve cada vez más difícil. Si la temperatura se baja de modo que la energía disponible es menor que la interacción estérica se mencionó anteriormente, la rotación alrededor de 360 ​​° se detendrá, y el rotámero se congelarán a cabo. A temperaturas normales, sin embargo, hay un montón de energía para la rotación alrededor de enlaces carbono-carbono, y moléculas orgánicas se debe considerar como especies dinámicos que tienen una gran población de diferentes rotámeros.

Para los fines de este libro, siempre suponer que hay libre rotación alrededor de un enlace sencillo covalente, a menos que se indique lo contrario.

8.1 Dibujar el rotámeros de 2 que se produce cuando R1 se gira 90 °

8.2 Estimar el número de rotámeros posibles para el compuesto 2.

8.1.1 Rotación alrededor enlaces carbono-carbono en los alcanos: Etano

El ejemplo más simple de una molécula orgánica con un solo enlace carbono-carbono es etano (3), que se dibuja como su proyección caballete en la figura 8.2 (también ver los modelos moleculares para 1 y 2). Se centran en el enlace C-C, donde cada átomo de carbono está unido a tres átomos de hidrógeno. Imagínese que sostiene el átomo o "izquierda" de "atrás" de carbono y la rotación alrededor del enlace torciendo el "derecho" o átomo de las agujas del reloj "delante" de carbono en 360 ° (véase la figura 8.2), en incrementos de 60 °. Este proceso genera varios rotámeros (3-8) y la rotación puede ser seguido, centrándose en el átomo de hidrógeno rojo.

La característica más notable en 3, 5, y 7 es la observación de que los átomos de hidrógeno en el carbono frente están en entre los átomos de hidrógeno en el átomo de carbono de nuevo. Estos tres se refieren a los rotámeros escalonadas. En 4, 6, y 8, los átomos de hidrógeno en la superposición de carbono frontal (ECLIPSE) aquellos en el carbono de vuelta. Estos se conocen como rotámeros eclipsado. Puede ser difícil ver la superposición de 4, 6, y 8, y el dibujo cada rotámero desde una perspectiva diferente puede hacer esto más claro.

8.3 Dibujar conformación 5 como una proyección Newman.

En el diagrama de caballete utilizada en la figura 8.2, un enfoque en 1 y 3 muestra la molécula está inclinado en un ángulo para mostrar los dos átomos de carbono, así como los grupos

[pic 3]

y los átomos unidos a cada carbono. En la correspondiente proyección de Newman (2), el vínculo de interés es vista de frente para que un átomo de carbono está delante y el segundo se encuentra en la parte trasera, como se muestra. Con el fin de ver los dos átomos de carbono, el átomo de delante se representa como un punto y la una en la parte posterior se representa como un círculo, como se describió anteriormente. Debido a que cada carbono es tetraédrica, los enlaces irradian a partir de estos dos carbonos-tres en la parte delantera y tres en la parte trasera. Este punto de vista es particularmente útil para la identificación de diferentes interacciones de los grupos unidos a los átomos de carbono en diferentes rotámeros.

Esta reiteración de caballete y diagramas Newman se presenta debido a los rotámeros de etano en la Figura 8.2 se repiten como proyecciones de Newman en la Figura 8.3 (ver 9-14). la rotación de las agujas del reloj alrededor del enlace carbono-carbono de etano se muestra en la Figura 8.3, la generación de rotámeros 10-14 con el saliente 9 como punto de partida. Por conveniencia, el hidrógeno rojo se utiliza de nuevo como un marcador para seguir esta rotación. Correlación de las figuras 8.2 y 8.3 muestra que 3 es análoga a 9, 4-10, 5-11, 6-12, 7-13, y 8 a 14. modelos moleculares para cada proyección Newman también se proporcionan en la figura 8.3 para mostrar las relaciones espaciales de los átomos de hidrógeno.

8.4 Dibuje todos los rotámeros de 1,2-dicloroetano generada por la rotación de 60 ° y centrar la atención en los átomos de cloro.

El rotámero se muestra en forma de caballete (3) y también en la proyección Newman (9) es el rotámero escalonada. Cuando el átomo de hidrógeno en la parte frontal y la parte superior (en rojo) se compara con la de la parte posterior y en la parte inferior, es evidente que son 180 ° el uno del otro. El término "escalonado" se utiliza para denotar la relación de dos átomos o grupos en una rotámero que no se eclipsó.

[pic 4]

Ambos los carbonos delantera y trasera de etano tienen tres átomos de hidrógeno unidos (es decir, tres átomos idénticos). Debido a esto, el mismo rotámero escalonada se genera tres veces durante la rotación.

Tras el hidrógeno rojo permite a los rotámeros escalonadas (9, 11, y 13) para distinguirse, pero esto es completamente artificial. De hecho, estas estructuras no se pueden distinguir en un real de etano. Si el hidrógeno roja, se convierte en un átomo de deuterio (2H), porque deuterio es diferente de un protón, esto constituiría una etiqueta real que podría permitir la rotación a ser rastreado, suponiendo que se podría distinguir 2H de 1H. De hecho, la rotación se produce tan rápidamente que incluso con la etiqueta de deuterio, el seguimiento de rotámeros como en la figura 8.3 es posible sólo a temperaturas extremadamente bajas, e incluso entonces es difícil para una molécula tal como etano.

8.5 Dibuje el rotámero escalonada de 1-deuterioethane (un átomo de hidrógeno del etano se sustituye por un deuterio) utilizando D para el átomo de deuterio.

En contraste con 3 o 9, diagrama caballete 4 y la proyección Newman 10 muestran un rotámero donde los átomos de hidrógeno (y los enlaces que unen a los átomos de carbono) eclipsan entre sí. El átomo de hidrógeno en la parte frontal y superior (H rojo) y el átomo de hidrógeno en la parte trasera y la parte superior de la línea 10 hasta una detrás de la otra (Eclipse) en la proyección de Newman. Estos átomos están muy juntas en el espacio, y esto se llama un rotámero eclipsada. Los enlaces que conectan las unidades C-H en 10 están más cerca de lo que son en 9. Debido a que cada enlace se compone de dos, es razonable suponer que cuando