Номер 132, страница 43 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.132. Почему стереохимию реакций присоединения к двойной связи С=С удобнее изучать на примере циклоалкенов?

Стереохимию реакций присоединения к двойной связи $C=C$ удобнее изучать на примере циклоалкенов по нескольким ключевым причинам, связанным с их структурными особенностями, которые делают стереохимический результат реакции более наглядным и однозначным по сравнению с ациклическими (линейными) алкенами.

Во-первых, это конформационная жесткость циклических систем. В отличие от ациклических алкенов, где возможно свободное вращение вокруг одинарных связей $C-C$, в циклоалкенах такая свобода сильно ограничена. Жесткая структура кольца "фиксирует" пространственное расположение атомов. В результате, после реакции присоединения, взаимное расположение новых заместителей в молекуле продукта однозначно определяется механизмом реакции (syn- или anti-присоединение) и не "смазывается" последующими конформационными переходами. Это значительно упрощает анализ продуктов.

Во-вторых, в циклических системах очень легко и наглядно различаются продукты syn- и anti-присоединения. При syn-присоединении оба заместителя атакуют двойную связь с одной и той же стороны, что приводит к образованию цис-продукта. При anti-присоединении заместители атакуют двойную связь с противоположных сторон, образуя транс-продукт. Например, при бромировании циклогексена (классический пример anti-присоединения) образуется исключительно транс-1,2-дибромциклогексан. В то же время, каталитическое гидрирование (syn-присоединение) 1,2-диметилциклогексена дает соответствующий цис-1,2-диметилциклогексан. Цис- и транс-изомеры являются диастереомерами, они обладают различными физическими свойствами (например, температурой кипения, растворимостью, спектрами ЯМР), что позволяет их легко разделить и идентифицировать, подтверждая тем самым стереоселективность реакции.

В-третьих, малые и средние циклоалкены (например, циклопентен, циклогексен) из-за сильного углового напряжения не имеют E/Z-изомеров и могут существовать только в цис- (или Z-) конфигурации двойной связи. Это устраняет дополнительный фактор, который необходимо учитывать при работе с ациклическими алкенами, где стереохимия продукта зависит от того, был ли взят в реакцию E- или Z-изомер исходного соединения.

Таким образом, сочетание конформационной жесткости, однозначного образования легко различимых цис/транс-продуктов и отсутствие E/Z-изомерии в исходном соединении делает циклоалкены идеальными и наглядными моделями для изучения стереохимии реакций присоединения.

Ответ: Изучать стереохимию реакций присоединения на примере циклоалкенов удобнее, потому что их циклическая структура конформационно жесткая, что не позволяет продуктам реакции изменять свою пространственную структуру за счет вращения вокруг связей. Это приводит к тому, что продукты syn-присоединения образуются в виде цис-изомеров, а продукты anti-присоединения — в виде транс-изомеров. Эти изомеры являются диастереомерами, их легко различить и идентифицировать. Кроме того, малые циклоалкены существуют только в виде цис-изомера, что упрощает анализ, исключая влияние E/Z-изомерии исходного алкена на результат реакции.