Drawing Newman Projections
これまで、直鎖、完全文字、凝縮形式などの分子の描き方を見てきましたが、今回はNewman Projectionsの描き方です。 さらにもう1つ、ニューマン投影と呼ばれる分子の描き方、可視化の方法がある。 このセクションでは、ニューマン予想図の理解と描画に焦点を当てます。 これはニューマン予想図を描く上で非常に重要なことです。
ニューマン予想図は、ある瞬間に分子がどのように見えるかを、普段とは異なる角度からスナップショットするための方法です。
ニューマン予想図を描くときは、炭素原子のうちの 2 つを見下ろすことによって、別の視点から分子を見るようにします。
ニューマン予想図を描くとき、前炭素は「Y字型」の中心点で示され、後炭素は前炭素のすぐ後ろにあると仮定されるが明示されてはいない。
上の図では、単結合の周りの自由回転を強調するために、後ろの炭素を60度ずつ回転させたが、必ずしも60度ずつ回転させる必要はない。 さらに、前の炭素も後ろの炭素も好きなように回転させることができます。
それぞれの炭素が回転すると、原子が移動するときに重なりが生じます。 これは立体障害という、分子内の置換基が発揮する反発力のためです。 本来、大きなグループはできるだけ離れていたいものですが、ニューマン突起では原子がかなり接近せざるを得ないので、反発力が存在するのです。 この重なりと、この重なりに関連するエネルギー差により、ニューマン プロジェクションの 2 つのエネルギー的サブグループ、食用と千鳥が生じます。
食用コンフォーメーションは、原子が互いにどれだけ近づけるかによって、千鳥コンフォーメーションよりも 2 つの原子間の立体障害につながります。
安定性とエネルギー量は反比例します。 安定性の高い分子はエネルギーが低く、安定性の低い分子はエネルギー量が多い。 考えてみれば、これは理にかなっている。 分子は常に低いエネルギー状態になろうとするので、エネルギーが高い分子は低いエネルギー状態になろうとするので不安定になる。
Eclipsed conformationはstaggered conformationよりエネルギーが高く安定でない。
-
Staggered
Staggered conformationは立体障害を最小限にするために原子が離れているのでかなり安定したコンフォメーションです。 千鳥配置の例は次のようになります：
千鳥配置を表す用語は他に2つあります：
- Anti conformation
- Gauche conformation
Anti conformation
ニューマン突起の最も安定した形はアンチコンフォーメーションです。 この形では、前の炭素にある最大の置換基は後ろの炭素にある最大の置換基からちょうど180度離れている。したがって、ニューマン突起の各炭素上の2つの最大の置換基は互いにできるだけ離れていて、立体障害ができるだけ少なくなるように導かれる。 上で使った例では、アンチコンフォメーションは次のようになります：
Gauche conformations
Gauche conformations は、ある程度の立体障害を持つ千鳥配置の分子です。 最も安定なアンチコンフォメーションが2つの大きな置換基が互いに180度離れているのに対し、ゴーシュコンフォメーションは2つの大きな分子が互いに60度離れている。 このコンフォーメーションは食環コンフォーメーション（次章参照）よりも安定だが、立体障害相互作用が存在するためアンチコンフォーメーションよりは安定性が低い。
基が大きいほど、より立体障害が存在するため、gauche効果は大きくなります。 eclipsed
eclipsed構造では、ニューマン投影で着目した2つの炭素から出る基が互いに直接重なり、立体障害を作りながら相互反発し合います。 アルキル基、ハロゲン、酸素含有基など、置換基のサイズが大きいと、より大きな障害となる。
たとえば、次の分子が持ちうる 3 つの食用コンフォメーションについて考えてみましょう：
考えられる食用コンフォメーションのうち、下の図に示すように、ある形態は他よりも安定性が低くなっています。 これはNewmanの投影で注目した2つの炭素上の2つの大きな置換基が重なることによって生じる。 下の図では、各炭素上の2つの大きな置換基をピンク色で表示しています。 フッ素も大きな原子ですが，環状置換基（C6H8と表示）ほどではありません
。