- 일치환 cyclohexane에서 치환기는 적도방향으로 배열하는 것이 축방향으로 배열하는 것보다 항상 더 안정하다.
- 1,3-이축방향 상호작용(1,3-diaxial interaction): cyclohexane의 1, 3번 위치의 축방향 치환기가 서로 입체 스트레인을 일으키는 것.
- 예를 들어 methylcyclohexane의 경우, methyl 치환기가 축방향 자리에 존재하면 각각 3번, 5번 위치에 존재하는 축방향 수소와 입체적으로 너무 가까워서 7.6 kJ/mol에 해당하는 입체 스트레인을 받는다. 따라서 축방향에 치환기가 존재하는 것보다 적도방향에 존재하는 것이 더 안정하다.
- 표 4-1. 일치환 cyclohexane에서 입체 스트레인
- 1,3-이축방향 스트레인의 양은 치환기의 크기나 성질에 의존한다. 치환기의 크기가 클수록 입체 스트레인의 크기도 증가한다.
Problem 4-15. What is the energy difference between the axial and equatorial conformations of cyclohexanol (hydroxycyclohexane)?
Answer.
표 4-1에서와 같이 cyclohexanol은 축방향에 hydroxyl group을 가질때 2 * 2.1 kJ/mol = 4.2 kJ/mol의 스트레인을 갖는다. 따라서 axial과 equatorial conformation 간 4.2 kJ/mol 의 에너지 차이를 가진다.
Problem 4-16. Why do you suppose an axial cyano (–CN) substituent causes practically no 1,3-diaxial steric strain (0.4 kJ/mol)? Use molecular models to help with your answer.
Answer.
위 그림에서와 같이 cyano group은 linear하며 상대적으로 크기가 작아 1,3-diaxial interaction을 나타낼 만큼 입체적으로 제한을 받지 않기 때문이다.
Problem 4-17. Look at Figure 4-12 on page 105, and estimate the percentages of axial and equatorial conformations present at equilibrium in bromocyclohexane.
Answer.
표 4-1에 의하면 bromocyclohexane은 축방향에 bromine이 존재할 경우 2 * 1.0 kJ/mol = 2.0 kJ/mol의 1,3-diaxial interaction을 나타낸다. figure 4-12에 의하면 에너지 차이가 2.0 kJ/mol일 때 약 75:25의 비율로 isomer가 존재한다. 즉 75%는 적도방향으로 존재하고 25%는 축방향으로 존재할 것이다.