CICLOALCANI

Ciclohexanul

Sunt posibile doua forme izomere, fara tensiune, ale inelului ciclohexanic în care toti atomii de carbon au unghiuri normale de 109 28', forma scaun si forma baie.







Acesti doi izomeri de conformatie au un continut de energie diferit. Din formule se vede ca în forma scaun toate grupele CH2 sunt în pozitie eclipsata. Forma scaun este deci mai stabila decât forma baie. Din cauza eclipsarii legaturilor C-H din forma baie, legaturile C-C sufera o usoara rasucire, prin care tensiunea, prin care tensiunea de eclipsare a grupelor CH2 este atenuata, rezulta o asa numita forma baie rasucita („twist form"). Forma baie este deci într-o oarecare masura flexibila, în timp ce forma scaun este rigida, caci la aceasta din urma orice rasucire a unei legaturi C-C provoaca o crestere a tensiunii de eclipsare si aparitia unei mici tensiuni angulare.
Forma scaun este mai flexibila decât forma baie (sau mai exact de forma „twist") cu 5,5 kcal/mol. La transformarea în forma baie, forma scaun trebuie sa treaca o bariera de energie (energie de activare) de 10,5 kcal/mol (cauzata de aparitia temporara a unei tensiuni angulare). Aceasta bariera de energie (determinata cu ajutorul spectrului de rezonanta magnetica nucleara ) este destul de înalta pentru ca cele doua forme, scaun si baie, sa existe ca doi izomeri distincti, dar nu este suficienta pentru a face posibila izolarea lor. Din spectrele în infrarosu si Raman, precum si prin metoda difractiei electronilor s-a stabilit ca moleculele ciclohexanului se afla la temperatura camerei, aproape exclusiv în forma de scaun (O.Hassel,1941). Din anumite consideratii termodinamice rezulta ca numai o molecula dintr-o mie poate exista temporar în forma baie. Forma baie se întâlneste însa în molecule constrânse steric de exemplu în sisteme cu puncte (v. mai departe).
Pentru studiul izomeriei sterice sunt utile modele moleculare (dupa Stuart Briegleb, Dreiding si altele) cu ajutorul carora pot fi reproduse, la scara , diferitele conformatii posibile ale moleculelor (fara tensiune).

CICLOPENTANUL

Unghiul intern al unui pentagon regulat (108 ) nu difera decât foarte putin de unghiul tertraederic (109 29 ). Daca inelul ciclopentanic ar fi plan, tensiunea angulara ar trebui sa fie practic nula, asa cum prevede teoria tensiunii clasice. Totusi, dupa cum s-a aratat mai sus, molecula ciclopentanului are o energie excedentara de 6,5 kcal/mol, în raport cu ciclohexanul considerat fara tensiune. Acest efect este datorat respingerii legaturilor C-H din cele cinci grupe CH2 vecine din inel, care (într-un inel ciclopentanic plan) ar fi constrânse în conformatii eclipsate, energetic defavorabile, bogate în energie ( v. butanul). Din cauza acestor respingeri se nasc legaturile C-C forte de torsiune, care constrâng unul din atomii de carbon sa iasa în fata planului celorlalti patru, micsorând astfel tensiunea de eclipsare a legaturilor C-H (K.S. Pitzer, 1945). Cei cinci atomi oscileaza pe rând în afara planului inelului („pseudorotatie").