Кіріспе

Органикалық химиядағы процесс. Органикалық химияда сақиналық айналу (сонымен қатар сақиналық инверсия немесе сақиналық кері айналу деп те аталады) – бұл эквивалентті сақина пішіндері бар циклдік конформерлердің бір-біріне өтуі (мысалы, кресло конформерден басқа кресло конформерге), нәтижесінде эквивалентті емес топтардың орналасуы ауысады. Жалпы процесс әдетте бірнеше қадамнан тұрады, молекуланың бірнеше жалғыз байланыстарының біріктірілген айналуын және байланыс бұрыштарының шағын деформацияларын қамтиды. Көбінесе бұл термин циклогексан туындыларының екі кресло конформерінің бір-біріне өтуіне қатысты қолданылады, бұл нақты кресло айналымы деп аталады, бірақ басқа циклоалкандар мен минералдық сақиналар да ұқсас процестерден өтеді.

Орындықты бұру

Жоғарыда айтылғандай, креслоның бұрылуы – циклогексанның (және оның туындыларының) бір кресло конформациясынан екіншісіне өтуі, көбінесе стерикалық кернеуді азайту мақсатында жасалады. "Бұрылу" термині шатастырады, өйткені әрбір көміртектің орны өзгермейді, өзгеріп отырғаны – бағыты. Конформация – атомдардың ерекше құрылымдық орналасуы, әсіресе, жеке байланыстардың айналуы арқылы қол жеткізіледі. Конформатор – конформациялық изомер, бұл екі сөздің біріктірілген түрі.

Циклогексан

Циклогексанның кресло, қайық және бұрылыс қайық сияқты көптеген әртүрлі конформациялары бар, бірақ кресло конформациясы циклогександар үшін ең көп кездесетін күй, себебі ол ең аз энергияны қажет етеді. Кресло конформациясы бұрыштық және бұрылыс деформацияларын азайтады, өйткені барлық көміртегі-көміртегі байланыстары 110,9° бұрышпен, ал барлық сутегілер бір-біріне қатысты эшелонды орналасқан.

Осілік және экваторлық орналасулары

Жоғарыда айтылғандай, бір кресло тәрізді конформациядан екіншісіне ауысу арқылы барлық осьтік жағдайлар экваториалды, ал барлық экваториалды жағдайлар осьтік болады. Экваториалды жағдайлардағы қосымша топтар циклогексан сақинасының экваторы бойымен орналасып, оське перпендикуляр, ал осьтік жағдайлардағы қосымша топтар көміртекті сақинаның қиял осін бойымен орналасып, экваторға перпендикуляр болады. Диаксиалдық немесе аксиалдық-аксиалдық өзара әрекеттесу – бұл кресло тәрізді конформация сақинасының бір жағындағы осьтік қосымша топ пен басқа осьтік топтың, әдетте сутегінің арасындағы стерикалық кернеу. Өзара әрекеттесу олардың шыққан көміртектік санымен белгіленеді. Бірінші және үшінші көміртек атомдарына байланысқан атомдар арасында 1,3 диаксиалдық өзара әрекеттесу пайда болады. Өзара әрекеттесулердің саны неғұрлым көп болса, молекуладағы кернеу де соғұрлым жоғары болады және ең көп кернеуі бар конформациялардың кездесу ықтималдығы төмендейді. Мысалы, жазық геометриясының арқасында алты толық жабысқан көміртекті және осьтік сутек байланыстары бар циклопропан, 116 кДж/моль (27,7 ккал/моль) кернеуге ие. Нәтижесінде, хлороциклогексан сияқты молекуланың осьтік және экваториалды конформацияларын бөлме температурасында оқшаулау мүмкін емес. Дегенмен, кейбір жағдайларда, төмен температурада (-150 °C) циклогексан туындыларының жеке конформацияларын оқшаулауға қол жеткізілген. Жазық емес сақиналары бар көптеген қосылыстар дегенеративті сақина бұрылысына қатысады. Жақсы зерттелген мысал – титаноцен пентасульфиді, онда инверсия кедергісі циклогексанға қарағанда жоғары. Ал гексаметилциклотризилоксанға керісінше, өте төмен кедергі тән. Бициклоалкандар – екі көміртектік атомын ортақ пайдаланатын екі сақинадан тұратын алкандар. Бициклоалкандардағы бағдарлану сақиналардағы метил топтарының орнына әртүрлі сақиналар ортақ пайдаланатын сутегінің цис немесе транс бағдарларына байланысты. Тетродотоксин – әлемдегі ең күшті уларлардың бірі. Ол бірнеше алты мүшелі сақиналардан тұрады, олардың барлығы кресло тәрізді конформацияда орналасқан, ал бір сақинадан басқа барлық сақиналарда көміртектен басқа атом бар.