אדולף פון באייר ניסה להסביר את חוסר היציבות של טבעות ציקלו-אלקאן קטנות וגדולות באמצעות המושג של עיבור זוויתי - המתח הנגרם על ידי סטייה של זוויות הקשר מהערך הטטרהדרלי האידיאלי של 109.5° עבור פחמנים של sp 3 מוכלאים. עם זאת, בעוד שציקלופרופאן וציקלובוטאן מתוחים, כצפוי מזוויות הקשר הדחוסות שלהם, ציקלופנטאן מתוח יותר מהצפוי, וציקלוהקסאן כמעט ללא מתחים. לפיכך, התיאוריה של באייר שהתבססה על ההנחה שכל הציקלו-אלקאנים שטוחים הייתה שגויה, ולמעשה, רוב הציקלו-אלקאנים מאמצים מבנה לא מישורי.
לציקלופרופאן, האלקאן הטבעתי בעל שלושת הפחמנים, יש את העיבור הזוויתי הגבוה ביותר מכיוון שהמבנה המישורי שלו דחוס מאוד, וסוטה ב-49.5 מעלות מהערך האידיאלי. בנוסף, לציקלופרופאן יש מתח פיתול עקב אינטראקציית הסכיכות בין שישה קשרים C-H. לפיכך, לציקלופרופאן יש מתח טבעת כולל של 116kJ/mol. שלא כמו ציקלופרופאן, שהוא מישורי, ציקלובוטאן תופס מבנה יציב יותר, מקופל שאינו מישורי. הקיפול גורם לעיבור הזוויתי להיות מוגבה מעט בהשוואה לציקלובוטאן המישורי ההיפותטי, אך מתח הפיתול מעשרת המימנים המסוככים מוקל מאוד. לציקלובוטאן יש מתח כולל של 110kJ/mol. ציקלופנטאן גם מאמץ קונפורמציה לא מישורית המכונה קונפורמציית מעטפה. בהשוואה לצורה המישורית ההיפותטית של ציקלופנטאן, לצורת המעטפה יש זוויות קשר מופחתות מעט, מה שמגדיל באופן שולי את העיבור הזוויתי. עם זאת, זה מפחית באופן משמעותי את המתח הפיתול מעשרה קשרי C-H מסוככים. לפיכך, המתח הכולל בציקלופנטאן הוא 27kJ/mol.
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved