- 일치환에 비해 이치환인 경우 두 치환기의 입체적 영향을 고려해야 한다.
- 예를 들어 cis-1,2-dimethylcyclohexane은 두 개의 메틸기가 고리의 같은 쪽에 존재하므로, 의자 형태로 그렸을 때 하나는 축방향으로, 하나는 적도방향으로 존재한다.
- 이때 위쪽 그림은 2번 탄소에 붙은 메틸기가 4, 6번 위치의 수소와 1,3-이축방향 상호작용을 하고 옆 메틸기와 고우시 상호작용을 한다. 고리 뒤집힌 형태인 아래쪽 그림 형태는 마찬가지로 1번 탄소에 붙은 메틸기가 3, 5번 위치의 수소와 1,3-이축방향 상호작용을 하고 옆 메틸기와 고우시 상호작용을 하여 전체 스트레인이 같다.
- 하지만 trans-1,2-dimethylcyclohexane은 두 개의 메틸기가 고리의 반대쪽에 존재하므로 의자 형태로 그렸을 때 두 메틸기가 모두 적도방향에 위치하는 경우와 모두 축방향에 위치하는 경우로 두 가지 형태가 될 수 있다.
- 치환기가 모두 적도방향에 존재하는 경우에는 고우시 상호작용 하나만이 존재하지만, 치환기가 모두 축방향에 존재할 경우 1,3-이축방향 상호작용이 네 개나 존재하여 총 15.2 kJ/mol의 입체 스트레인을 가진다. 따라서 trans-1,2-dimethylcyclohexane은 대부분 적도방향 형태로 존재할 것이다.
- 표 4-2. 시스와 트랜스 이치환 cyclohexane에서 축방향과 적도방향 관계
Problem 4-18. Draw the more stable chair conformation of the following molecules, and estimate the amount of strain in each:
(a) trans-1-Chloro-3-methylcyclohexane (b) cis-1-Ethyl-2-methylcyclohexane
(c) cis-1-Bromo-4-ethylcyclohexane (d) cis-1-tert-Butyl-4-ethylcyclohexane
Answer.
Problem 4-19. Identify each substituent in the following compound as axial or equatorial, and tell whether the conformation shown is the more stable or less stable chair form (green 5 Cl):
Answer.
Cl이 축방향에 존재할 때(왼쪽 그림)는 메틸기 ↔ 수소 간 두 개의 1,3-diaxial interaction (7.6 kJ/mol), 염소 ↔ 수소 간 두 개의 1,3-diaxial interaction (2.0 kJ/mol)으로 총 9.6 kJ/mol의 스트레인을 갖는다.
반면 Cl이 적도방향에 존재할 때(오른쪽 그림)는 두 개의 메틸기 ↔ 수소 간 1,3-diaxial interaction만 가지므로 7.6 kJ/mol의 스트레인을 갖는다. 따라서 예시의 그림은 덜 안정한 형태다.