4.9 : 고리형 화합물의 입체이성질체

이번 강의에서 우리는 고리 형태의 역할과 그 안정성에 대해 공부할 것입니다. 이는 공간 배열을 결정하고 결과적으로 고리형 화합물의 분자 대칭성과 입체이성질성을 결정합니다. 1,2-디메틸사이클로헥산은 가능한 입체이성질체 수를 평가하기 위한 사례 연구로 사용됩니다. 여기서 다중(n = 2) 키랄 중심이 주어지면 링 골격이 비평면 의자 형태로 존재하므로 대칭 평면이 부족한 2ⁿ = 4 가능한 구성이 있습니다. 또한, 사이클로헥산 고리에서 고리 반전 가능성은 이들 네 가지 가능한 배열 각각이 둘 이상의 형태의 혼합으로 더 존재할 수 있음을 수반합니다.

가능한 입체이성질체의 수에 대한 고리 시스템의 형태적 유연성의 효과는 1,2-디메틸사이클로헥산의 시스 및 트랜스 구성에 대한 사례 연구를 사용하여 표시합니다. 시스 구성은 잠재적인 별개의 입체이성질체로서 광학 이성질체를 갖는 키랄 분자(중첩할 수 없는 거울 이미지)인 반면, 실온에서의 빠른 고리 반전은 이러한 구성을 상호 전환 가능하고 분리할 수 없게 만듭니다. 따라서 그들은 동일한 분자의 형태를 나타냅니다. 반면, 트랜스 이성질체는 키랄 분자로 분자의 회전이나 링플립(ring-flipping)에 의해 중첩될 수 없으며 독특한 화합물로 존재합니다. 이는 선택된 예에 대한 세 가지 입체 이성질체, 즉 시스 이성질체와 트랜스 광학 이성질체 쌍의 존재를 증명합니다.

이는 치환 위치의 차이가 있는 또 다른 고리 구조인 1,3-디메틸사이클로헥산을 사용하여 추가로 설명될 수 있습니다. 시스 구성은 분자 대칭면으로 인해 비카이럴이라고도 합니다. 결과적으로, 2개의 키랄 중심을 가진 시스템은 3개의 입체이성질체, 즉 2개의 트랜스 비상호전환 거울상이성질체와 1개의 키랄 시스 구성을 나타냅니다. 본질적으로, 고리 구조를 평가할 때 연구해야 할 두 가지 측면은 가능한 입체이성질체 수를 결정하기 위한 고리 반전과 대칭면입니다.