пенициллинг

В природе очень распространены соединения с циклами из пяти и шести звеньев. Однако трех- и четырехчленные циклы в природных продуктах встречаются очень редко.

Стабильность в циклоалканах
Эти экспериментальные факты свидетельствуют о большей стабильности циклов пяти или шести членов по сравнению с циклами трех или четырех.

В 1885 году немецкий химик Адольф фон Байер предположил, что нестабильность малых циклов связана с напряжением валентных углов. У атомов углерода sp 3 естественные валентные углы составляют 109,5º, у циклопропана эти углы равны 60º, что является отклонением в 49,5º. Это отклонение преобразуется в напряжение, вызывающее нестабильность молекулы.

Циклобутан более стабилен, поскольку его валентные углы составляют 90º, а отклонение составляет всего 19,5º. Байер применил это рассуждение к другим циклоалканам и предсказал, что циклопентан должен быть более стабильным, чем циклогексан.

угловое напряжение
Обратите внимание на валентные углы различных циклоалканов:

Angulos de enlace en cicloalcanos

Поскольку естественный угол sp 3 углерода составляет 109,5º, фон Байер пришел к выводу, что наиболее стабильным циклоалканом является циклопентан. Однако мы знаем, что Байер ошибался, поскольку циклоалканом с самой низкой энергией (наиболее стабильным) является циклогексан. Ошибка Байера состоит в предположении, что циклоалканы плоские и что единственный тип напряжения, который они представляют, связан с валентными углами.

Типы кольцевых напряжений

циклопропан напряжение

Существует три типа стресса, дестабилизирующего циклические соединения:

1.- Угловое напряжение скрепления из-за углов, отличных от 109,5º.
2. Затмевающее напряжение из-за близлежащих атомов или групп атомов, испытывающих отталкивание (стерическое напряжение).

Циклопропан представляет собой очень важное напряжение из-за низких валентных углов и взаимодействий между атомами водорода (затмения).