Cyklohexan s několika substituenty

Máme zde strukturu mentholu, dobře známé sloučeniny, kterou můžeme najít např. v esenciálním oleji máty peprné. Naším cílem je nakreslit dvě židličkové konformace mentholu a pak indetifikovat tu stabilnější. První věc, kterou musíme udělat, je očíslování substituentům na kruhu. Zvolené pořadí nemusí odpovídat názvosloví IUPAC. Například, zvolím tento uhlík jako první, tento bude druhým, tento třetím, tento uhlík je čtvrtý. Máme tohle očíslování, ale to neodpovídá polohám substituentů podle názvosloví IUPAC. Toto očíslování nám jenom pomáhá nakreslit židličkové konformace. Začneme jednou židličkovou konformací. Z minulých videi už umíme ji nakreslit. Začneme dvěma rovnoběžnými čárami, které jsou oproti sobě posunuté. Zde je první rovnoběžná čára, zde máme druhou. Pak nakreslíme dvě tečkované přímky, První se dotyká horního bodu horní čáry, a dále druhá tečkovaná přímka, která se má dotknout spodního bodu spodní čáry. Dále nakreslíme jednu čáru, spojující tečkované přímky shora dolů, a druhou čáru, spojující tečkované přímky zdola nahoru. Něco takového. Dále nakreslíme poslední pár rovnoběžných čar odsud sem a konečně odsud sem. Máme hotový uhlíkový skelet, a teď máme doplnit vazby. Tohle je první uhlík, a začneme axiální polohou nahoru. Píšeme sem axiální nahoru, na druhém uhlíku je axiální dolů, a pokračujeme střídavě. Třetí uhlík, axiální nahoru. Čtvrtý uhlík, axiální dolů. Pátý uhlík, axiální nahoru. A šestý uhlík, axiální dolů. Dále doplníme ekvatoriální vazby. Na prvním uhlíku jde ekvatoriální dolů. Na druhém nahoru. Na třetím uhlíku dolů. Na čtvrtém nahoru. Na pátém dolů. Na šestém je ekvatoriální nahoru. Teď se podíváme na funkční skupiny na kruhu. Na prvním uhlíku máme methylovou skupinu, která směřuje k nám. To znamená, že v prostoru směřuje nahoru. Takže potřebujeme nakreslit methyl, který bude směřovat nahoru vzhledem k rovině kruhu. To znamená, že methyl zaujme axiální polohu protože axiální poloha je jedinou polohou, směřující nahoru na prvním uhlíku. Dále se podíváme na OH skupinu. OH skupina směřuje nahoru na třetím uhlíku. Pojďme nejprve očíslovat uhlíky na židličkové konformaci. Tohle je první uhlík, tohle druhý, tady je třetí. Máme nakreslit na třetím uhlíku OH skupinu, směřující nahoru. A jediným způsobem, jak to udělat, je nakreslit OH skupinu axiálně. Proto napíšeme OH sem, axiálně nahoru. Dále máme na čtvrtém uhlíku isopropylovou skupinu, směřující od nás. To, že směřuje od nás, znamená, že směřuje dolů vzhledem k rovině kruhu. Proto máme na čtvrtém uhlíku dvě možnosti, kam nakreslit isopropylovou skupinu. Musí směřovat dolů vzhledem k rovině kruhu, což znamená, že musí být axiální. Protože je to jediná poloha, směřující dolů. Pojďme nakreslit axiální isopropyl na čtvrtém uhlíku. Máme jednu židličkovou konformaci mentholu. Víme, že tato konformace je v rovnováze s jinou židličkovou konformací. Pojďme nakreslit tu druhou. Začneme dvěma rovnoběžnými posunutými čárami. Něco takového. Nakreslíme zde tečkované přímky, které jsou jenom pomocné pro kreslení židličky. Jdeme z tohoto bodu dolů k tečkované čáře, dále jdeme ze spodní části nahoru. Dokreslíme poslední chybějící vazby, a máme hotovou židličkovou konformaci. První uhlík je teď zde, a začínáme axiální polohou dolů. Opačně, než jsme měli v židličkové konformaci nalevo. Na druhém uhlíku je axiální poloha nahoru. Na třetím dolů. Na čtvrtém je axiální nahoru. Na pátém dolů. Na šestém nahoru. Dále doplníme ekvatoriální vazby. Na prvním uhlíku je nahoru, na druhém uhlíku dolů. Pokračujeme střídavě. Na třetím nahoru. Na čtvrtém uhlíku dolů. Na pátém nahoru. Na šestém dolů. Poté, co tato sloučenina podstoupila překlopení kruhu, první uhlík je teď zde. Zde je první uhlík, zde druhý. Tohle je uhlík číslo tři, tohle je čtvrtý. Teď doplníme funkční skupiny. Víme, že na prvním uhlíku máme methylovou skupinu, která směřuje nahoru vzhledem k rovině kruhu. Víme, že po překlopení kruhu methylová skupina musí zůstat nahoru. Ale poloha methylu se změní z axiální nahoru na ekvatoriální nahoru. Teď se podíváme na OH skupinu, která také směřuje nahoru vzhledem k rovině kruhu. Třetí uhlík, směr nahoru. Na diagramu nalevo OH skupina byla nahoru axiálně, takže po překlopení kruhu OH bude nahoru ekvatoriálně. Nakonec se podíváme na čtvrtý uhlík. Máme isopropylovou skupinu, směřující dolů vzhledem k rovině kruhu. Po překlopení kruhu zůstane dolů, ale z axiální polohy se stane ekvatoriální, protože ekvatoriální směřuje dolů. Takže isopropylová skupina pořád směřuje dolů. Občas je těžko správně určit směr ekvatoriálních vazeb. Proto je dobrým nápadem se podívat místo toho na axiální vazby. Tato axiální vazba na čtvrtém uhlíku míří určitě nahoru, což znamená, že ekvatoriální směřuje dolů. Taková malá finta může pomoct, pokud jste se zasekli se směrem ekvatoriálních vazeb. Teď doplníme do diagramu vodíky. Nakreslíme každou vazbu a napíšeme každý vodík do těchto židličkových konformací. Jediné vodíky, které vynecháme, jsou z isopropylové skupiny. Obecně nemusíte psát všechny vodíky, když kreslíte židličkovou konformaci. Struktura bez vodíků je více přehledná, ale občas vodíky můžou pomoct lépe vidět uhlíkovou kostru cyklohexanu. Máme teď obě židličkové konformace a můžeme porovnat, jak jsou tyto konformery stabilní. Ale nejprve se podíváme na následující video a ověříme, že jsme nakreslili židličkové konformace správně . Máme zde jednu židličkovou konformaci mentholu. Na prvním uhlíku je methylová skupina axiálně nahoru. Zde je druhý uhlík, zde je třetí uhlík s OH skupinou axiálně nahoru. Dále je na čtvrtém uhlíku isopropylová skupina axiálně dolů. Po překlopení kruhu, tj. zvednutím tohoto uhlíku nahoru, skloněním protějšího uhlíku dolů a malým otočením molekuly jsme získali druhou konformaci. Všechny diskutované funkční skupiny se staly z axiálních ekvatoriálními, což je stabilnější poloha pro tyto relativně objemné substituenty. Pojďme porovnat nakreslené židličkové konformace s konformacemi z videa. Ve videu je zde první uhlík s methylovou skupinou axiálně nahoru. To samé máme na diagramu: methylovou skupinu axiálně nahoru. Tohle je druhý uhlík, tohle je třetí, na kterém je OH skupina axiálně nahoru, stejně jako ve videu. Na čtvrtém uhlíku máme isopropylovou skupinu, směřující dolů. Samotná vazba není dobře vidět, ale vidíme methyly z isopropylové skupiny. Po překlopení kruhu se všechny axiální vazby stávají ekvatoriálními. Vidíme to na diagramu napravo. Teď je první uhlík zde, methylová skupina je pořád nahoru vzhledem k rovině kruhu, ale je ekvatoriální. Vodík, který byl ekvatoriálním na našem diagramu je teď axiální, stejně jako ve videu. Zde je druhý uhlík, zde je třetí. Na třetím uhlíku máme OH skupinu ekvatoriálně nahoru, stejně jak to máme na diagramu. Dále na čtvrtém uhlíku máme isopropylovou skupinu ekvatoriálně dolů. Na diagramu je také dolů. Víme, že ekvatoriální polohy jsou stabilnější pro objemné substituenty. Takže když mají všechny tři substituenty ekvatoriální polohu, výsledná konformace je stabilnější. To byl jednoduchý příklad na určení stabilnější konformace. Občas to může být složitější, pak je lepší nahlédnout do tabulek a zjistit energetický rozdíl mezi dvěma polohami.