Zaclonená konformácia

Zaclonená konformácia (angl. eclipsed conformation) je konformácia, kedy sú substituenty X a Y na susedných atómoch A a B najbližšie, ako je možné, teda dihedrálny uhol X–A–B–Y je 0°. Pri pohľade do osi väzby sú teda substituenty jedného atómu zakryté substituentmi druhého atómu. Niekedy sa táto konformácia označuje i ako zákrytová alebo syn-periplanárna. Táto konformácia je opakom zabrzdenej konformácie, v ktorej sú tieto substituenty tak ďaleko od seba, ako je možné.

Zaclonená konformácia v Newmanovej projekcii

Zabrzdená konformácia

Význam

Takáto konformácia existuje u akejkoľvek chemickej väzby v lineárnom reťazci, ktorá spája dva sp³-hybridizované atómy. Tieto usporiadania predstavujú maximá potenciálnej energie rotácie okolo jednoduchej väzby. Vzniká totiž nevýhodná interakcia substituentov, ktorá je daná dvomi faktormi – sterickými faktormi (objemom jednotlivých substituentov) a hyperkonjugáciou (prekryvom orbitálov).

Rotácia etánu okolo C-C väzby nie je voľná, existuje malá energetická bariéra, ktorá tejto rotácii bráni. V zaclonenej konformácii existuje pnutie, ktoré je spôsobené nevýhodným usporiadaním atómov, preto je zaclonená konformácia najmenej výhodná. Energetický rozdiel medzi maximom (zaclonenou konformáciou) a minimom (zabrzdenou konformáciou) je u etánu asi 12,5 kJ/mol.

Väčšie molekuly

Rotácia n-butánu okolo väzby C2-C3. Vľavo je zaclonená konformácia, vpravo je zabrzdená konformácia.

U dlhších reťazcov molekúl sa možno pozerať na rôzne väzby a potenciálnu energiu ich rotácie. Pre niektoré molekuly, napríklad n-bután a väzbu C2-C3, existujú špeciálne prípady zaclonenej konformácie, kde je dihedrálny uhol rovný 120° alebo -120°. Takto teda vzniká niekoľko rôznych miním a maxím potenciálnej energie podľa vzájomného usporiadania substituentov.

Použitie

Anión [Mo₂Cl₈]^4-_, ktorý má štvoritú Mo–Mo väzbu

Zaclonená konformácia sa vyskytuje i u látok, ktoré nie sú organické. Pomocou röntgenovej kryštalografie blo potvrdené, že oktachlórdimolybdénatý anión ([Mo₂Cl₈]^4-) má takisto zaclonenú konformáciu. Táto stericky nevýhodná geometria sa uvádza ako dôkaz štvoritej väzby mezi atómami molybdénu.

Pomocou experimentov, ako je difrakcia röntgenového žiarenia a elektrónov, NMR, mikrovlnná spektroskopia a ďalších, je možné ukázať, ktoré štruktúry cykloalkánov sú najstabilnejšie. Medzi ďalšie úspešné metódy patrí molekulová mechanika, čo je počítačová metóda, ktorá umožňuje nájsť celkové pnutie rôznych konformácií. Zistilo sa, že najstabilnejšie konformácie majú nižšie energie dané hodnotami energií dĺžiek väzieb a väzbových uhlov.

V mnohých prípadoch majú vetvené izoméry alkánov nižšie body varu, než lineárne alkány, čo bolo ukázané pomocou experimentov s izomérmi oktánu, C₈H₁₈. Je to spôsobené kombináciou medzimolekulových síl a veľkosti molekuly, ktorá vychádza z vetveného reťazca. Čím viac má alkán reťazcov, tým väčší je jeho tvar. Menej vetvené alkány majú viac medzimolekulárnych síl, ktoré spôsobujú priťahovanie molekúl, ktoré je nutné prekonať, čo zapríčiňuje vyšší bod varu pre nevetvené alkány. Okrem toho má napríklad 2,2,3,3-tetrametylbután tvar elipsoidu, na základe čoho je schopný tvoriť kryštálovú mriežku, čo zvyšuje jeho bod topenia, pretože prechod z pevnej fáze do kvapalnej fáze vyžaduje viac energie.

Pozri aj

• Gauche efekt

Zdroj

Chemický portál

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Eclipsed conformation na anglickej Wikipédii.