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コンフォーマー、または配座異性体は、単一の共有結合の周りの回転によってのみ互いに異なる異性体のクラスです。これは、それらが同じ分子式 (異性体であるため) を持つ分子であり、すべての原子間の接続が同じであり、結合の周りの単純な回転によって互いに変換できることを意味します。
配座異性体は、分子がとることができる最も安定した配座に対応します。これは、それらが潜在的なエネルギーの最小値に対応するコンフォメーションであることを意味します。これが、分子がそのコンフォメーションにとどまる機会が多い理由です。
回転エネルギー障壁
ある配座異性体から別の配座異性体への相互変換は、新しいポテンシャル エネルギーの最小値 (すなわち、新しい安定な配座または配座異性体) に落ちるために克服しなければならない回転エネルギー障壁によって支配されます。
回転に対するエネルギー障壁が非常に低い場合、分子は結合の周りを自由に回転し、特定のコンフォメーションにとどまりません。これは、炭素原子に結合している基が非常に小さい場合に発生します。しかし、鎖上の置換基が非常に大きいか、かさばると、軸を中心に回転できない大きな立体障害が発生します。このような場合、室温で分離できるほど安定な配座異性体が存在する可能性があります。
配座異性体とニューマン射影
化学結合の周りの回転は、2 つの結合炭素と各炭素上の置換基によって形成される 2 つの平面の間の角度である二面角によって測定されます。二面角を明確に観察する最も簡単な方法は、ニューマン図法を使用することです。
Newman プロジェクションは、分析したい結合に沿って分子が観察されたときに、置換基の相対的な位置を調べることで構成されます。分子をこのように見ると、最も近い炭素に結合している 3 つの基がこちらを向いており、3 つの基が分子の後方を向いています。
Newman プロジェクションを使用して結合を分析すると、結合を回転させると、分子がさまざまなコンフォメーションを通過し、その一部ではすべての基が重なり合っていることが簡単にわかります。これらの配座は最も安定性が低いため、配座異性体を表していません。
一方、置換基が互いに約 60 度の角度を形成したままの立体配座は、最も阻害されにくいため、最も安定した立体配座、つまり異なる配座異性体に対応します。
配座異性体の種類と例
配座異性体は非常に多様である可能性がありますが、他よりも一般的なものがあります。ブタンおよび同様の分子の場合、最大のグループ (ブタンの場合はメチル) 間の二面角に応じて、2 つの異なるタイプの配座異性体を区別できます。
ゴーシュ構造
ブタンの 2 つのメチル間の角度がいずれかの方向で約 60° の場合、これらの配座異性体はゴーシュ配座と呼ばれます。どちらも、重なり合ったコンフォメーション (角度 0° と 120°) と比較してエネルギーの最小値に対応しますが、さらに離れた別のコンフォメーションがあるため、最も安定したコンフォメーションではありません。
アンチコンフォメーション
二面角が 180° の場合、両方のかさばるグループは可能な限り離れており、互いに反対の位置を占めています。これは最も安定な配座異性体であり、アンチ配座と呼ばれます。
シクロヘキサンの配座異性体
閉じた炭素鎖が存在するため、サイクルには完全な回転自由度がありません。ただし、それらにはある程度の回転自由度があり、さまざまな安定したコンフォメーションをとることができます。6 炭素環 (シクロヘキサンおよび置換シクロヘキサン) の場合、他のすべてよりもはるかに安定で、直鎖状アルカンの安定した立体配座と同等の立体配座がいくつかあります。
サドル構造
いす形配座は、すべての 6 炭素環配座の中で最も安定しています。椅子の「平らな」部分に沿ったニューマン投影を見ると、このコンフォメーションは直鎖アルカンのゴーシュ コンフォメーションに似ており、約 250° の角度を形成していることがわかります。60度。
シクロヘキサンが椅子型配座をとると、炭素と水素の両方が可能な限り離れて配置されます。いす型配座には 2 つの可能性があり、代わりに、6 つの水素または置換基が軸位置 (その中心を通るサイクルの対称軸と整列) に留まり、残りの 6 つは赤道位置に留まり、サイクル。これらは、それらが存在する大きな置換基の好ましい位置である。
ねじれたボートのコンフォメーション
これは、変形したゴーシュ立体配座に対応するもう 1 つの比較的安定した立体配座であり、炭素原子は重なり合っていませんが、ゴーシュの位置にもありません。これにより、リングは 2 つの方向のいずれかにねじれます。
明らかな理由から、6 炭素環は、環の結合を切断することなく、その炭素間のアンチ配座をとることはできません。
参考文献
http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/confor.htm
