هيئات الألكانات Conformations of Alkanes



هيئات الألكانات Conformations of Alkanes

** توجد في الألكانات غير الحلقية حيث يكون الدوران حول الروابط C-C دوران حر أي غير مقيد free rotation بمعنى أن ذرات الهيدروجين أو المجموعات المتصلة بذرات الكربون تكون في حالة تبادل مستمر بين الهيئات الممكنة بسرعة كبيرة.

** لا تمثل هذه الهيئات متشكلات وذلك بسبب صعوبة فصلها.

هيئات الإيثان Conformation of ethane


** يعرف هذا التمثيل للهيئات بهيئة الحصان Sawhorse representations وفية تظهر الرابطة C-C بزاوية منحرفة وروابط C-H بوضوح كبير على ذرتي الكربون.

** أن هذه الهيئات الناتجة من الدوران حول الرابطة C-C لا حصر لها وهى غير متساوية في الطاقة وبالتالي غير متساوية في الثبات وتسمى كل واحدة منها Conformer  والتى اشتقت من كلمتى Conformational isomer وهناك هيئتان رئيسيتان هما:

(1) هيئة الخسوف Eclipsed conformation

** وهي أقل الهيئات ثباتاً وأعلاها طاقة لأن التنافر بين أزواج الإلكترونات الرابطة يكون أعلى ما يمكن بسبب أعلى ما يمكن بسبب قرب روابط C-H من بعضها.

** التمثيل التالي يعرف بإسقاط نيومان Newman projections نسبة للعالم Melvin s.Newman وفيه تظهر الرابطة C-C مباشر من نهايتها وتمثل ذرتي الكربون بدائرة Circle

(2) هيئة الانفراج Staggered conformation

** هي أكثر الهيئات ثباتا لأنها أقل طاقة بسبب بعد الذرات أو المجموعات عن بعضها

** يوجد بين هاتين الهيئتين عدد لا حصر له من الهيئات تسمى Skew conformation

تحليل الهيئة Conformational analysis

هو عبارة عن دراسة تغيرات الطاقة المرافقة لدوران المجموعات حول رابطة احادية.

تحليل هيئة البيوتان  Conformational analysis of Butane

تحليل هيئة البيوتان (الدوران حول الرابطة C2 – C3) : CH3-CH2-CH2-CH3


(1) الهيئة المتعاكسة conformation Anti:

 هي الهيئة التي تكون فيها مجموعتي الميثيل متعاكستين تماماً وبناءاً علية تكون هي الهيئة الأكثر استقراراً.

(2) الهيئة المائلة  Gauche conformation:

هي الهيئة التي تكون فيها مجموعتي الميثيل متقاربتان من بعضهما أكثر من أنصاف أقطار فاندرفال مما يجعل قوى فاندرفال قوة تنافر (بسبب قرب السحب الإلكترونية في المجموعتين) وبالتالي تكون هذه الهيئة أعلى في الطاقة من الهيئة المتعاكسة وأقل ثباتاً.

إن الهيئتين المتعاكسة والمائلة لا تحتويان على إجهاد التوائي Torsion strain وذلك لأن المجموعات تكون في وضع متبادل فتصبح أقل الهيئات في الطاقة و أآثرها استقرارا.

 (3)هيئة الخسوف Eclipsed conformation

هي الهيئة التي تكون فيها المجموعات أو الذرات في وضع متطابق أو متقابل ويوجد بها إجهاد التوائي بالإضافة إلى قوة التنافر بين المجموعات أو الذرات وبالتالي تكون الهيئة (IV) أعلى الهيئات طاقة وأقلها ثباتا.

ملاحظات هامة

أنصاف أقطار فاندرفال Van der Waals Radii

هي نصف المسافة بين النواتين عند الاتزان وتمثل نصف قطر الذرة

الأجهاد الالتوائي Torsion strain

** كان يعرف سابقاً بإجهاد بيترز Pitzer strain

** ينشأ هذا الإجهاد عند وجود مجموعتين X , Y مستبدلتين على ذرتين كربون متجاورتين C1 , C2 وتكون كل منهما على زاوية الدوران أو الالتواء Dihedral angle بحيث تكون قيمة الزاوية 0 < < 60o

** يكون الإجهاد الإلتوائي أعلى ما يمكن عند الزاوية صفر.

مثال محلول: ارسم اسقاط نيومان هيئات المركب للدوران حول الرابطة C2-C3؟ وهل محصلة العزم القطبي لها تساوي صفراً أم لا ؟ ثم وضح أي الهيئات تكون الأكثر ثباتا ؟

الحل:


الهيئة الأكثر استقرارا هي رقم (I) ومحصلة العزم القطبي لها لا تساوي صفراً.

المراجع: أسس الكيمياء العضوية / وائل غالب محمد - وليد محمد السعيطي / الطبعة الأولى (2008) / دار الكتب الوطنية - بنغازي - لبيبا





ليست هناك تعليقات