In dieser kurzen Anleitung erfährst Du, wie du Keilstrichformeln in Sesselkonformationen zeichnest. Hierfür gehen gehen wir dies anhand des Moleküls trans-1,2-Dibromcyclohexan als Beispiel durch. Wenn Du noch nicht weißt, wie man Cyclohexansessel überhaupt zeichnest, dann lese Dir hier zunächst den dazugehörigen Artikel durch.
Anleitung
Als erstes zeichnen wir einen Cyclohexansessel. Es ist hierbei unerheblich, wir rum der Sessel gedreht ist. Wenn Du Dir noch unsicher bist, wie der Sessel gezeichent wird, und wie man die Substituenten platziert,dann lese Dir zunächst hier den dazugehörigen Artikel durch.
Dann machen wir uns klar, wie wir auf den Sessel draufschauen wollen. Hierfür legen wir eine Blickrichtung fest.
Jetzt gucken wir uns nochmal die planare Struktur an und suchen uns einen Substituenten aus. Ich wähle jetzt das untere Bromid. Wir machen uns klar, dass es von uns wegschaut.
Wir suchen uns im Sessel nun zwei Kohlenstoffe raus, an welche wir das Bromid binden könnten. Prinzipiell könnten wir für den Substituenten anfangen, wo wir wollen. Wir wählen aber der Einfachheit halber die vorderen Beiden Kohlenstoffe als potenzielle Kandidaten.
Wir haben grade eben festgestellt, dass das Bromid von uns wegschaut. Wir malen das Bromid jetzt vorerst an beide Kohlenstoffe, und zwar so, dass es aus unserer Perspektive von uns wegschaut.
Das heißt, dass das Bromid bei einer Bindung axial und bei der anderen Bindung äquatorial stehen würde. Zum Vergleich: So würden die Bindungen stehen, wenn das Bromid auf uns zuschauen würde.
Wir wählen jetzt den Kohlenstoff, bei welchem das Bromid äquatorial steht.
Dadurch haben wir die Chance, auf Anhieb das stabilste Konformer zu zeichnen. Den anderen Kohlenstoff zu wählen, wäre aber nicht falsch. In beiden Fällen haben wir die korrekte Konfiguration am Kohlenstoff, was sehr wichtig ist, damit wir nicht das falsche Enantiomer zeichnen.
Jetzt bestimmen wir den Kohlenstoff, an dem der zweite Substituent hängt. Hier gibt es nur einen korrekten Kohlenstoff. Wir zählen hierfür die Kohlenstoffe im planaren Ring ab, und merken uns, ob wir mit oder gegen den Uhrzeigersinn zählen müssen.
Wir zählen also gegen den Uhrzeigersinn im Sessel. Es muss sich folglich um den Kohlenstoff an der rechten Spitze handeln.
Jetzt kann das Bromid entweder äquatorial oder axial stehen.
Wenn wir uns den planaren Ring anschauen, sehen wir, dass auch bei dem oberen Substituenten die Bindung nach hinten schaut.
Im Sessel erkennen wir, dass die äquatoriale Bindung von uns wegschaut. Folglich muss sich das Bromid in äquatorialer Position befinden.
Nun haben wir die Keilstrich-Formel vollständig in die Sesselkonformation übersetzt! Die Konfiguration ist richtig und wir haben auch automatisch die stabilste Konformation erhalten. Letzteres muss aber nicht immer der Fall sein – aber wenn wir den größten Substituenten ganz am Anfang äquatorial platzieren, haben wir eine gute Chance, dass wir tatsächlich die stabilste Konformation erhalten.
Ringflips zeichnen
Jetzt wo wir die Sesselkonformation korrekt gezeichnet haben, wollen wir uns auch das andere Konformer anschauen. Hierfür zeichnen wir zuerst den geflippten Sessel:
Wir machen uns bewusst, an welchen Kohlenstoffen die Substituenten hängen müssen. Die Kohlenstoffe sind immer noch an derselben Position, allerdings schauen alle Kohlenstoffe, welche vorher oben aus dem Sessel geschaut haben, jetzt nach unten - und umgekehrt.
Wir müssen das ganze Prozedere von oben nicht mehr durchgehen, da wir bereits eine korrekte Konformation gezeichnet haben und uns deshalb an ihr orientieren können. Alle Reste, die vorher äquatorial standen, stehen nun axial – und genauso stehen alle Reste äquatorial, die vorher axial standen.
Die beiden Bromid-Substituenten standen vorher äquatorial. Wir müssen sie also nun einfach axial an die dazugehörigen Kohlenstoffe zeichnen.
Jetzt sind wir fertig. Wir können unsere Strukturen nochmal gegenchecken, indem wir die Konfiguration nach CIP an jedem stereogenen Zentrum überprüfen und mit der planaren Struktur abgleichen.Außerdem können wir uns daran orientieren, dass die Bromid-Substituenten cis zueinander stehen. Folglich müssen sie in beiden Konformationen in dieselbe Richtung schauen:
Achtung: Das heißt nicht, dass beide Bromid-Reste zwingend axial oder äquatorial stehen müssen. Das ist nur eine Konsequenz daraus, dass das Cyclohexan 1,3-substituiert ist. Bei einem cis-1,4-substituierten Ring stehen die Reste bspw. axial & äquatorial zueinander:
Referenzen
1. J.Clayden, N.Greeves, S.Warren, P.Wothers in Organic Chemistry, Vol. 8, Oxford University Press, Oxford, 2008.
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