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      1 (a)

      2 (b) primär; 3-Methylbutyl

      3 (c) sekundär; 1,2-Dimethylpropyl

      4 (d) primär; 2-Ethylbutyl

      5 (e) sekundär; 1,2-Dimethylbutyl

      6 (f) tertiär; 1-Ethyl-1-methylpropyl

      1 (a) Zu Einzelheiten siehe Übung 2.54.

      2 (b) Alle drei gestaffelten Konformationen sind äquivalent.

      3 (c)

      4 (d)

      1 (a) Das wäre gerade ein Drittel der Energiedifferenz zwischen gestaffelter und verdeckter Konformation von Ethan, etwa 4 kJ/mol.

      2 (b) Verdeckte Methyl/H-Konformationen gibt es in Propan und Butan. In Propan sind die ekliptischen Konformationen 13.4 kJ/mol energiereicher als die gestaffelten und liegen damit 1.3 kJ/mol über der Torsionsenergie von Ethan (12.1 kJ/mol). Dieser Überschuss entspricht der Differenz zwischen verdeckter CH3/H- und verdeckter H/H-Konformation, sodass wir für die Methyl-Wasserstoff-Wechselwirkung geschätzt etwa 5.4 kJ/mol erhalten. Diese Schätzung lässt sich anhand der verdeckten 60°- und 300°-Konformationen von Butan in Abb. 2.13 prüfen. Jede enthält eine verdeckte H/H- und zwei verdeckte CH3/H-Wechselwirkungen, ihre Energie sollte daher 4.2 + 2(5.4) = 15.0 kJ/mol betragen, genau wie es das Diagramm zeigt. Diesem Beispiel zufolge scheinen die Werte additiv zu sein und lassen sich allgemein zur Vorhersage von Konformationsenergien nutzen.

      3 (c) Die ekliptische CH3/CH3-Konformation in Butan (180° in Abb. 2.13) ist 20.5 kJ/mol energiereicher als die stabilste Konformation. Wenn man annimmt, dass hierbei 8.4 kJ/mol von den beiden verdeckten Wasserstoffatompaaren stammen, erhalten wir einen Wert von 12.1 kJ/mol für die Methyl-Methyl-Wechselwirkung.

      4 (d) Der Energiewert einer gauche-Wechselwirkung zwischen zwei Methylgruppen ergibt sich direkt aus der Energiedifferenz zwischen der anti- und der gauche- Form von Butan: 3.8 kJ/mol.

      1 (a) Verwenden Sie ΔG° = –RT ln K = –2.303RT lg K; T = 298 K, K = 90 %/10 % = 9 und R = 8.314 J/(mol K). Damit ist ΔG° = –2.303(8.314)(298)lg 9 = –(5.796)lg 9 = –(5.796)(0.954) = –5.53 kJ/mol.

      2 (b) und (c) Bearbeiten Sie (b) und (c) zusammen: Sie können das Diagramm erst zeichnen, wenn Sie wissen, wie die verschiedenen Konformationen aussehen! Es ist nicht wichtig, womit Sie anfangen (welche Sie als 0°-Konformation definieren). Hier sind vier Newman-Projektionen für die 180°-Drehung von C3:Die 240°-Konformation ist die gleiche wie die 120°-Konformation, und die 300°-Konformation entspricht der 60°-Konformation (bauen Sie ein Modell). Berechnen Sie anschließend die relativen Energien für das Diagramm. Beachten Sie, dass dies Enthalpien (ΔH°) und keine freien Enthalpien (ΔG°) sind. Bestimmen Sie die Energie jeder Konformation relativ zum Referenzniveau 0 kJ/mol, das einer gestaffelten Konformation ohne Gruppen in gauche-Stellung zueinander entspricht. Von den gestaffelten Konformationen sind die 120°/240°-Konformationen mit einem anti-CH3/CH3-Paar und einem gauche-CH3/CH3-Paar am stabilsten. Ordnen Sie diesen +3.8 kJ/mol zu (für das eine gauche-CH3/CH3-Paar).Die 0°-Konformation hat zwei gauche-CH3/CH3 -Wechselwirkungen, ihre relative Energie beträgt daher 2 × 3.8 = +7.6 kJ/mol.Die 60°/300°-Konformationen sind ekliptisch mit einem verdeckten H/H-Paar (+4.2 kJ/mol), einem verdeckten CH3/H-Paar (+5.4 kJ/mol) und einem verdeckten CH3/CH3-Paar (+12.1 kJ/mol), insgesamt +21.8 kJ/mol über dem Referenzniveau und 18 kJ/mol über den günstigsten gestaffelten Konformationen bei 120° und 240°.Die 180°-Konformation ist ekliptisch mit drei verdeckten CH3/H-Paaren (+3 × 5.4 = 16.2 kJ/mol) und liegt 12.5 kJ/mol über den 120°/240°-Konformationen. Damit sieht das Diagramm folgendermaßen aus: