## Conformaties cyclohexanen

Twee spiegelbeeldisomeren onderscheiden zich van elkaar in slechts één fysische eigenschap, namelijk in hun optische activiteit. Het ene isomeer draait gepolariseerd licht in de ene richting en het andere isomeer in gelijke mate in de tegengestelde richting.
Licht heeft een golfkarakter en trilt in alle richtingen, loodrecht op de voortplantingsrichting. Dit licht is niet gepolariseerd. Sommige materialen hebben de eigenschap om licht door te laten dat slechts in één richting trilt. Een filter van een dergelijk materiaal noemen we een polarisator en het licht dat wordt doorgelaten gepolariseerd licht.
Bepaalde stoffen draaien het vlak van de trillingsrichting van gepolariseerd licht. We noemen dit optisch actieve stoffen. Optische activiteit is een stofeigenschap en treedt op als de moleculen chiraal zijn. De draaiing van het polarisatievlak, de optische rotatie , meten we met een polarimeter .
http://users.skynet.be/eddy/Chirality.html - Kies de optie Optical activity -
(voor de bovenstaande link is Adobe Shockwave Payer nodig)
video over optische activiteit voor Ipadgebruikers.

Ook in cyclohexaan liggen de zes C-atomen niet in een plat vlak. De bindingshoek zou dan 120° zijn, wat energetisch niet gunstig is. In de werkelijke structuur benaderen de bindingshoeken de tetraëderhoek van 109,5°. De meest stabiele conformatie van cyclohexaan is de stoelvorm . Het is een conformatie die geen ringspanning bevat en waarin alle bindingen staggered zijn.

Door (gedeeltelijke) rotatie rond de C-C-bindingen gaat de ene stoelvorm over in de andere. De energiebarrière tussen de twee stoelvormen is zo laag dat bij kamertemperatuur de ring constant (ongeveer 10 6 maal per seconde) van de ene conformatie in de andere overgaat. Er is evenwicht tussen de twee stoelvormen.

Stoelvormen van cyclohexaan
Cyclohexaan kan ook in andere conformaties voorkomen, zoals de halfstoel, de twistvorm en de bootvorm. Deze hebben een hogere energie (zijn minder stabiel) dan de stoelvorm en kunnen we beschouwen als overgangstoestanden tussen de twee stoelvormen.

Conformaties van cyclohexaan en hun energieniveaus

In de bootvorm zijn een deel van de bindingen eclipsed. Bovendien komem twee H-atomen dichter bij elkaar dan in de stoelvorm, waardoor er afstoting optreedt.
De twistvorm is iets stabieler dan de bootvorm, omdat er minder eclipsing is en omdat de afstoting minder is. De twistvorm heet ook wel de gedraaide boot .
Tussen de stoelvorm en de twistvorm ligt de hoogste energiebarrière, de halfstoel.

Bootvorm (links) en twistvorm (rechts)

Video over de conformaties van cyclohexaan.

#### Equatoriaal en axiaal

In de stoel- en bootconformaties van een cyclohexaanring onderscheiden we equatoriaal en axiaal gebonden waterstofatomen. Zij maken een relatief kleine respectievelijk grote hoek met het vlak waarin de meeste ringatomen liggen.

Equatoriale (e) en axiale posities (a) in de stoel- en bootvorm

Bij overgang van de ene stoelvorm in de andere gaan alle equatoriale bindingen over in axiale en omgekeerd. Dat is goed te zien in de figuur waarin het evenwicht tussen de twee stoelvormen is getekend: alle blauwe waterstofatomen zitten in de linkertekening equatoriaal en in de rechtertekening axiaal.
Bij aanwezigheid van een substituent is er op energetische gronden voorkeur voor de equatoriale positie. Er is dan dus een voorkeur voor één van de beide stoelvormen.
Bijvoorbeeld, methylcyclohexaan komt voor ongeveer 90% voor in de vorm met de methylgroep equatoriaal. Bij invoering van grotere substituenten wordt dit effect sterker.

Stoelvormen van methylcyclohexaan: voorkeur voor de rechterconformatie
Animatie van cycloalkanen, ook zonder 3D-brilletje de moeite waard.
(Voor de bovenstaande link is Adobe Shcokwave Player nodig)