主な違い - 立体ひずみとねじりひずみ
歪みは、分子の結合電子間の反発力です。結合電子対は歪みを最小化するように配置されるため、分子の配置は歪みに依存します。分子内に見られる株には、主に 3 つのタイプがあります。角ひずみ、ねじりひずみ、立体ひずみです。角歪みは、実際の分子の結合角が理想的な分子の結合角と異なる場合に発生します。ねじれ歪みは、分子が結合の周りを回転するときに発生します。 2 つ以上のかさ高いグループが互いに接近すると、立体ひずみが形成されます。立体ひずみとねじれひずみの主な違いは、結合の周りで分子を回転させても立体ひずみを減らすことができないのに対し、ねじれひずみは結合の周りで分子を回転させることで減らすことができることです。
対象となる主な分野
1.立体ひずみとは
– 定義、例による説明
2.ねじりひずみとは
– 定義、例による説明
3.立体ひずみとねじりひずみの違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:角ひずみ、結合電子対、立体ひずみ、ねじりひずみ
立体ひずみとは
立体歪みは、2 つの原子または原子グループ間の距離が減少したときの反発力です。これは立体障害とも呼ばれます .立体歪みは、分子の配置を決定する上で非常に重要です。これは、立体歪みが最小になるようにすべての分子が配置されているためです。立体歪みが最小化されると、その分子のポテンシャルエネルギーは減少します。エネルギー準位が低いと物質は安定するため、分子のエネルギー準位が低いほど安定分子になります。
立体ひずみの概念は、化学反応の生成物を予測する上で非常に重要です。これは、原子のグループが立体障害を最小限に抑えるような方法で炭素原子に結合しているためです。したがって、化学反応では、安定した生成物と不安定な生成物が含まれる分子の混合物が得られます。しかし、この混合物の主成分は常に、立体障害が最小限に抑えられた安定した製品です。 
図 1:有機化合物の立体歪み
上の図に示すように、分子のポテンシャル エネルギーは、その立体歪みに応じて増加します。 2 つのメチル基間の距離が短くなると、ポテンシャル エネルギーが増加します。
図 2:かさ高いグループが存在すると立体歪みが増加します
上の画像は、かさ高いグループが存在すると立体歪みが増加することを示しています。立体障害の多い分子は、立体障害の少ない分子と比較して、ポテンシャル エネルギーが高くなります。したがって、立体障害の少ない分子ほど安定しています。
ねじりひずみとは
ねじれ歪みは、分子がシグマ結合の周りを回転するときに、原子または原子グループ間に生じる反発力です。これは、結合電子が互いにすれ違うときに観測できる反発です。この種のひずみは、有機化合物の安定な配座を決定する上で重要です。これらのコンフォメーションは、ニューマン プロジェクションで表すことができます。分子のニューマン投影は、前後方向から C-C 結合を通して見たときのその分子のコンフォメーションです。
かさばるグループの二面角が小さい場合、ねじりひずみが発生します。二面角は、ニューマン図法における 2 つの異なる炭素原子の 2 つの結合の間の角度です。二面角が大きい場合、ねじれ歪みは小さくなります。
ニューマン プロジェクションには、互い違い配座と重なり配座の 2 種類があります。重なり合った立体配座は、互い違いの立体配座よりも高いねじれ歪みを示します。
図 3:2 種類のニューマン射影
上の画像に示すように、スタガード配座は二面角 60 度、重なりコンフォメーションは二面角 0 度を示します。しかし、分子が回転すると、配座が変化します。スタッガード立体配座のねじれひずみは、重なり立体配座のねじれひずみよりも低くなります。分子が回転すると、重なり合った立体配座がねじれた立体配座になることがあります。したがって、ねじりひずみが軽減されます。
立体ひずみとねじりひずみの違い
定義
立体ひずみ: 立体歪みは、2 つの原子または原子グループ間の距離が減少したときの反発力です。
ねじりひずみ: ねじり歪みは、分子がシグマ結合の周りを回転するときに原子または原子群の間に生じる反発力です。
分子の回転
立体ひずみ: シグマ結合を中心に分子を回転させても、立体歪みを小さくすることはできません。
ねじりひずみ: シグマ結合の周りで分子を回転させることにより、ねじり歪みを軽減できます。
緊張の原因
立体ひずみ: 分子のかさ高いグループ間の距離が減少すると、立体歪みが発生します。
ねじりひずみ: ねじれ歪みは、分子が回転しているときに結合電子が互いにすれ違うときに発生します。
結論
分子の歪みは、その分子に存在する結合電子または孤立電子対間の反発です。この反発により、分子のポテンシャルエネルギーが増加します。次に、分子を不安定にします。分子の立体ひずみは、分子内に存在する嵩高い基とそれらの嵩高い基間の距離によって決まります。ニューマン図法は、有機分子内の原子または原子群の配置を示す単純な構造です。分子のねじれひずみを決定するために使用できます。立体ひずみとねじれひずみの主な違いは、立体ひずみは結合の周りで分子を回転させることによって軽減できないのに対し、ねじれひずみは結合の周りで分子を回転させることによって軽減できることです。
