ในวิชาเคมีโรตาเมอร์คือชนิดของสารเคมีที่แตกต่างกันโดยหลักเนื่องจากการหมุนรอบพันธะเดี่ยว การจัดเรียง อะตอมต่างๆในโมเลกุลที่แตกต่างกันโดยการหมุนรอบพันธะเดี่ยวสามารถเรียกว่าคอนฟอร์เมชัน ได้เช่นกัน คอนฟอร์เมชันซึ่งแสดงถึงจุดต่ำสุดเฉพาะที่บนพื้นผิวพลังงานศักย์เรียกว่าคอนฟอร์เมอร์ [ ^{1 ] คอน}ฟอร์เมอร์อาจแตกต่างกันเนื่องจากการหมุนของพันธะหลายพันธะ โรตาเมอร์เป็นส่วนย่อยของคอนฟอร์เมอร์^{[ 2 ]}คอนฟอร์เมอร์/โรตาเมอร์มักแตกต่างกันเล็กน้อยในด้านพลังงาน ดังนั้นจึงแทบจะไม่สามารถแยกออกจากกันได้ในทางปฏิบัติ การหมุนรอบพันธะเดี่ยวอยู่ภายใต้กำแพงพลังงานขนาดเล็ก^{[ 3 ]}เมื่อช่วงเวลาสำหรับการเปลี่ยนรูปนานพอที่จะแยกโรตาเมอร์แต่ละตัวได้ (โดยปกติจะกำหนดโดยพลการเป็นครึ่งชีวิตของการเปลี่ยนรูปที่ 1000 วินาทีหรือนานกว่านั้น) ชนิดนั้นจะเรียกว่าอะโทรพิโซเมอร์^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}การพลิกวงแหวนของไซโคลเฮกเซน ที่ถูกแทนที่ถือ เป็นรูปแบบทั่วไปของคอนฟอร์เมอร์^{[ 7 ]}

การศึกษาพลังงานของการหมุนพันธะเรียกว่าการวิเคราะห์โครงสร้าง^{[ 8 ]}ในบางกรณี การวิเคราะห์โครงสร้างสามารถใช้เพื่อทำนายและอธิบายการเลือกผลิตภัณฑ์ กลไก และอัตราการเกิดปฏิกิริยา^{[ 9 ]} การวิเคราะห์โครงสร้างยังมีบทบาทสำคัญใน การออกแบบยาตามโครงสร้างอย่างมีเหตุผลอีกด้วย

โมเลกุลอีเทนและโพรเพน เมื่อหมุนพันธะคาร์บอน-คาร์บอน จะมีจุดต่ำสุดของพลังงานเฉพาะที่สามจุด โมเลกุลเหล่านี้มีโครงสร้างและพลังงานที่เทียบเท่ากัน และเรียกว่าคอนฟอร์เมอร์แบบสลับ (staggered conformers) สำหรับแต่ละโมเลกุล หมู่แทนที่สามหมู่ที่ยื่นออกมาจากพันธะคาร์บอน-คาร์บอนแต่ละพันธะจะสลับกัน โดยมุมไดเฮดรัล H–C–C–H (และมุมไดเฮดรัล H–C–C–CH₃ _ในกรณีของโพรเพน) เท่ากับ 60° (หรือประมาณเท่ากับ 60° ในกรณีของโพรเพน) คอนฟอร์เมชันแบบบัง (eclipsed conformations) สามแบบ ซึ่งมุมไดเฮดรัลเป็นศูนย์ เป็นสถานะเปลี่ยนผ่าน (จุดสูงสุดของพลังงาน) ที่เชื่อมต่อจุดต่ำสุดของพลังงานที่เทียบเท่ากันสองจุด คือ คอนฟอร์เมอร์แบบสลับ

โมเลกุลบิวเทนเป็นโมเลกุลที่ง่ายที่สุดซึ่งการหมุนพันธะเดี่ยวส่งผลให้เกิดโครงสร้างที่ไม่สมมูลกันสองประเภท ได้แก่ คอนฟอร์เมอร์ แบบแอนติและแบบโกช (ดูรูป)

ตัวอย่างเช่น บิวเทนมีคอนฟอร์เมอร์สามแบบที่เกี่ยวข้องกับหมู่เมทิล (CH₃) สอง_หมู่ได้แก่ คอนฟอร์เมอร์แบบ กอช สองแบบ ซึ่งหมู่เมทิลอยู่ห่างกัน ±60° และเป็นเอนันติโอเมอร์และ คอนฟอร์เมอร์แบบ แอนติซึ่งศูนย์กลางคาร์บอนทั้งสี่อยู่บนระนาบเดียวกันและหมู่แทนที่อยู่ห่างกัน 180° (ดูแผนภาพพลังงานอิสระของบิวเทน) ความแตกต่างของพลังงานระหว่างแบบกอชและแบบแอนติคือ 0.9 กิโลแคลอรี/โมล ซึ่งเกี่ยวข้องกับ พลังงาน ความเครียดของคอนฟอร์เมอร์แบบกอช ดังนั้น คอนฟอร์เมอร์แบบแอนติจึงมีเสถียรภาพมากที่สุด (≈ 0 กิโลแคลอรี/โมล) คอนฟอร์เมชันแบบบังกันสามแบบที่มีมุมไดเฮดรัล 0°, 120° และ 240° เป็นสถานะเปลี่ยนผ่านระหว่างคอนฟอร์เมอร์^{[ 8 ]}โปรดทราบว่าโครงสร้างแบบซ้อนทับสองแบบมีพลังงานที่แตกต่างกัน: ที่ 0° หมู่เมทิลสองหมู่จะซ้อนทับกัน ส่งผลให้มีพลังงานสูงกว่า (≈ 5 kcal/mol) เมื่อเทียบกับที่ 120° ซึ่งหมู่เมทิลจะซ้อนทับกับไฮโดรเจน (≈ 3.5 kcal/mol) ^{[ 12 ]}

ฟังก์ชันโดยประมาณอย่างคร่าวๆ สามารถแสดงคุณลักษณะหลักของการวิเคราะห์โครงสร้างสำหรับแอลเคนเชิงเส้นที่ไม่มีกิ่งก้านสาขาโดยมีการหมุนรอบพันธะ C–C ตรงกลาง (C1–C2 ในอีเทน, C2–C3 ในบิวเทน, C3–C4 ในเฮกเซน เป็นต้น) ^{[ 13 ]}สมาชิกในอนุกรมนี้มีสูตรทั่วไป C _2n H _4n+2โดยมีดัชนีn = 1, 2, 3เป็นต้น สามารถสันนิษฐานได้ว่าความเครียดของมุม นั้น น้อยมากในแอลเคน เนื่องจากมุมพันธะทั้งหมดอยู่ใกล้กับอุดมคติของทรงสี่หน้า ดังนั้น โปรไฟล์พลังงานจึงเป็นคาบด้วย คาบ (120°) เนื่องมาจากสมมาตร สามเท่าของ อะตอมคาร์บอนที่ไฮบริดsp ³ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึง ฟังก์ชันพลังงานศักย์ไซน์ซึ่งโดยทั่วไปจะจำลองโดยใช้อนุกรมฟูริเยร์ที่ตัดทอนเหลือเฉพาะเทอมที่เด่นที่สุด: ^{[ 14 ]}${\displaystyle 2\pi /3}$${\displaystyle V(\theta ,k)}$

${\displaystyle V(\theta ,k)=\sum _{k=0}^{\infty }{\frac {V_{k}(n)}{2}}[1-\cos(k\theta )]}$

ที่นี่:

• ${\displaystyle \theta }$มุมไดเฮดรัลมีหน่วยเป็นองศาเท่าใด
• ${\displaystyle V_{k}(n)}$คือสัมประสิทธิ์ที่แสดงถึงแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกที่ ซึ่งสอดคล้องกับอุปสรรคพลังงานต่างๆ อันเนื่องมาจากอิทธิพลของการบิดตัวและความไม่สมมาตรในปฏิสัมพันธ์เชิงสเตอริก${\displaystyle n}$
• ปัจจัยและรูปแบบดังกล่าวช่วยให้เกิดพลังงานต่ำสุดที่โครงสร้างแบบเหลื่อมกัน และพลังงานสูงสุดที่โครงสร้างแบบบังกัน${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}$${\displaystyle [1-\cos(k\theta )]}$

สำหรับแอลเคน เทอมหลักมักจะเป็นซึ่งสะท้อนถึงสมมาตรการหมุนสามเท่า อาจมีการเพิ่มเทอมที่สูงกว่าเพื่อความแม่นยำในกรณีที่ผลกระทบทางสเตอริกแตกต่างกัน การมีส่วนร่วมหลักมาจากการบิดตัวเนื่องจากการบดบังของหมู่แอลคิล ซึ่งแสดงโดย เทอม ปฏิสัมพันธ์ทางสเตอ ริกเพิ่มขึ้นตามขนาดของหมู่แทนที่ (H– สำหรับอีเทน, CH3– _{สำหรับบิ}วเทน, _C2H5–สำหรับเฮกเซน เป็นต้น) ซึ่งนำมาพิจารณาโดยเทอมจำนวนอะตอมคาร์บอนมีอิทธิพลอย่างชัดเจนต่อขนาดของหมู่แทนที่บนพันธะ C–C ตรงกลาง โดยทั่วไป สำหรับแอลเคนเชิงเส้นที่ไม่แตกแขนงที่มีโซ่จำนวนคู่ จะมีหมู่แทนที่ Cn _- 1H2n _-1 สอง หมู่ ${\displaystyle k=3}$${\displaystyle \cos(3\theta )}$${\displaystyle \cos(\theta )}$${\displaystyle (k=1)}$

การกำหนดพารามิเตอร์โดยใช้ค่าพลังงานที่ได้มาจากข้อมูลสเปกโทรสโกปีการหมุนและการคำนวณทางทฤษฎี^{[ 15 ]}ทำให้ได้สมการที่ง่ายขึ้นดังต่อไปนี้:

${\displaystyle V(\theta ,n)=0.25(n-1)[1-\cos(\theta )]+[1.45+0.05(n-1)][1-\cos(3\theta )]}$

ค่าที่แสดง ในที่นี้คือ kcal/mol และฟังก์ชันนี้ละเลยความเครียดเชิงมุมและปฏิสัมพันธ์ระยะไกลสำหรับสมาชิกในอนุกรมนี้ เป็นอย่างมาก${\displaystyle V(\theta ,n)}$${\displaystyle k=1,3}$${\displaystyle n}$

ในขณะที่โมเลกุลอย่างง่ายสามารถอธิบายได้ด้วยโครงสร้างประเภทนี้ โมเลกุลที่ซับซ้อนกว่านั้นจำเป็นต้องใช้ระบบ Klyne–Prelogเพื่ออธิบายโครงสร้าง^{[ 8 ]}

ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นของโครงสร้างต่างๆ ได้อธิบายไว้ในรายละเอียดในส่วนอื่นแล้ว:

• โครงสร้างวงแหวน
  • โครงสร้างของไซโคลเฮกเซนรวมถึงโครงสร้างแบบเก้าอี้และแบบเรือ เป็นต้น
  • โครงสร้างของ ไซโคลอัลเคนรวมถึงวงแหวนขนาดกลางและมาโครไซเคิล
  • โครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตซึ่งรวมถึงโครงสร้างของไซโคลเฮกเซน ตลอดจนรายละเอียดอื่นๆ
• ความเครียดแบบแอลลิลิก – พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการหมุนรอบพันธะเดี่ยวระหว่าง คาร์บอน ^sp²และคาร์บอน^sp³
• อะโทรพิโซเมอริซึม – เกิดจากการหมุนที่จำกัดรอบพันธะ
• การพับรวมถึงโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิของพอลิเมอร์ชีวภาพ (กรดนิวคลีอิกและโปรตีน) ^{[ 16 ]}
• อะแคมป์ติโซเมอริซึม – เกิดจากการผกผันของมุมพันธะที่จำกัด

โดยทั่วไปคอนฟอร์เมอร์จะอยู่ในสภาวะสมดุลแบบไดนามิก^{[ 17 ]}

แผนภาพแสดงไอโซเทอร์ม 3 เส้นที่แสดงการกระจายตัวสมดุลของคอนฟอร์เมอร์ 2 ตัวที่อุณหภูมิต่างๆ การวิเคราะห์นี้ให้ค่าคงที่สมดุลเท่ากับ 1 ที่ความแตกต่างของพลังงานอิสระ 0 kcal/mol ซึ่งหมายความว่าคอนฟอร์เมอร์ 2 ตัวมีอัตราส่วน 1:1 คอนฟอร์เมอร์ทั้งสองมีพลังงานอิสระเท่ากัน ไม่มีตัวใดเสถียรกว่ากัน ดังนั้นจึงไม่มีตัวใดเด่นกว่ากัน ความแตกต่างของพลังงานอิสระที่เป็นลบหมายความว่าคอนฟอร์เมอร์เปลี่ยนไปเป็นคอนฟอร์เมอร์ที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า ดังนั้นค่าคงที่สมดุลจึงมากกว่า 1 เสมอ ตัวอย่างเช่น Δ G°สำหรับการเปลี่ยนแปลงของบิวเทนจาก คอนฟอร์เมอร์แบบ gaucheไปเป็น คอนฟอร์เมอร์แบบ antiคือ −0.47 kcal/mol ที่ 298 K ^{[ 18 ]}ซึ่งให้ค่าคงที่สมดุลประมาณ 2.2 ที่เป็นประโยชน์ต่อ คอนฟอร์เมอร์ แบบ antiหรือส่วนผสมของ คอนฟอร์เมอร์แบบ gauche : antiที่สมดุลในอัตราส่วน 31:69 ในทางกลับกัน ความแตกต่างของพลังงานอิสระที่เป็นบวกหมายความว่าคอนฟอร์เมอร์นั้นมีความเสถียรมากกว่าอยู่แล้ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างคอนฟอร์เมอร์จึงเป็นสมดุลที่ไม่เอื้ออำนวย ( K  < 1)

การกระจายประชากรเศษส่วนของคอนฟอร์เมอร์ต่างๆ เป็นไปตามการกระจายแบบโบลต์ซมันน์ : ^{[ 19 ]}

${\displaystyle {\frac {N_{i}}{N_{\text{total}}}}={\frac {e^{-E_{i}/RT}}{\sum _{k=1}^{M}e^{-E_{k}/RT}}}.}$

ด้านซ้ายมือคือสัดส่วนของคอนฟอร์เมอร์iในส่วนผสมของ คอนฟอร์เมอร์ Mที่อยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ด้านขวามือE _k ( k = 1, 2, ..., M ) คือพลังงานของคอนฟอร์เมอร์k , Rคือค่าคงที่ของก๊าซอุดมคติโมลาร์ (ประมาณ 8.314 J/(mol·K) หรือ 1.987 cal/(mol·K)) และTคืออุณหภูมิสัมบูรณ์ตัวส่วนของด้านขวามือคือฟังก์ชันการแบ่งส่วน

ผลกระทบของ ปฏิสัมพันธ์ ทางไฟฟ้าสถิตและสเตอริกของหมู่แทนที่ รวมถึงปฏิสัมพันธ์ของวงโคจร เช่นไฮเปอร์คอนจูเกชันมีส่วนรับผิดชอบต่อความเสถียรสัมพัทธ์ของคอนฟอร์เมอร์และสถานะการเปลี่ยนผ่าน การมีส่วนร่วมของปัจจัยเหล่านี้แตกต่างกันไปตามลักษณะของหมู่แทนที่ และอาจมีส่วนช่วยในเชิงบวกหรือลบต่อกำแพงพลังงาน การศึกษาเชิงคำนวณของโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น อีเทน ชี้ให้เห็นว่าผลกระทบทางไฟฟ้าสถิตมีส่วนช่วยมากที่สุดต่อกำแพงพลังงาน อย่างไรก็ตาม กำแพงพลังงานนั้นโดยทั่วไปแล้วเกิดจากปฏิสัมพันธ์ทางสเตอริกเป็นหลัก^{[ 20 ] [ 21 ]}

ในกรณีของระบบวงจร ผลกระทบเชิงสเตอริกและการมีส่วนร่วมต่อพลังงานอิสระสามารถประมาณได้ด้วยค่า Aซึ่งวัดความแตกต่างของพลังงานเมื่อตัวแทนบนไซโคลเฮกเซนอยู่ในตำแหน่งแกนเมื่อเทียบกับตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร ในวงแหวนขนาดใหญ่ (>14 อะตอม) มีโครงสร้างพลังงานต่ำที่เข้าถึงได้หลายแบบซึ่งสอดคล้องกับโครงสร้างแลตติสเพชรที่ปราศจากความเครียด^{[ 22 ]}

ช่วงเวลาอันสั้นของการเปลี่ยนรูปทำให้ไม่สามารถแยกคอนฟอร์เมอร์ได้ในกรณีส่วนใหญ่อะโทรพิโซเมอร์เป็นไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างซึ่งสามารถแยกออกจากกันได้เนื่องจากการหมุนที่จำกัด^{[ 23 ]}สมดุลระหว่างไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างสามารถสังเกตได้โดยใช้เทคนิคทางสเปกโทรสโกปีที่ หลากหลาย ^{[ 24 ]}

การพับโปรตีนยังก่อให้เกิดคอนฟอร์เมอร์ซึ่งสามารถสังเกตได้สมการของคาร์พลัสเชื่อมโยงมุมไดเฮดรัลของโปรตอนข้างเคียง กับค่าคงที่ J-couplingที่วัดโดย NMR สมการนี้ช่วยในการอธิบายการพับโปรตีนรวมถึงคอนฟอร์เมชันของโมเลกุลอะลิฟาติก แข็งอื่นๆ ^{[ 25 ]}โซ่ข้างของโปรตีนแสดงโรตาเมอร์ ซึ่งการกระจายตัวถูกกำหนดโดยปฏิสัมพันธ์เชิงสเตอริกกับคอนฟอร์เมชันที่แตกต่างกันของกระดูกสันหลัง ผลกระทบนี้เห็นได้ชัดจากการวิเคราะห์ทางสถิติของคอนฟอร์เมชันของโซ่ข้างของโปรตีนในไลบรารีโรตาเมอร์ที่ขึ้นอยู่กับกระดูกสันหลัง^{[ 26 ]}

พลวัตของโครงสร้างสามารถตรวจสอบได้ด้วย สเปกโทรสโก ปี NMRที่อุณหภูมิแปรผัน เทคนิคนี้ใช้ได้กับอุปสรรคพลังงาน 8–14 กิโลแคลอรี/โมล และสปีชีส์ที่แสดงพลวัตดังกล่าว มักเรียกว่า " ฟลักซ์ชันแนล " ตัวอย่างเช่น ในอนุพันธ์ของไซโคลเฮกเซนคอนฟอร์เมอร์แบบเก้าอี้สองแบบจะเปลี่ยนรูปไปมาอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิห้อง การพลิกวงแหวนเกิดขึ้นในอัตราประมาณ 10⁵ ^{ครั้ง}  /วินาที โดยมีอุปสรรคพลังงานโดยรวม 10 กิโลแคลอรี/โมล (42 กิโลจูล/โมล) อุปสรรคนี้ขัดขวางการแยกที่อุณหภูมิแวดล้อม^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิต่ำกว่า จุด รวมตัวเราสามารถตรวจสอบสมดุลได้โดยตรงด้วยสเปกโทรสโกปี NMR และด้วยสเปกโทรสโกปี NMR แบบไดนามิกที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การเปลี่ยนรูปของอุปสรรคพลังงาน^{[ 28 ]}

นอกจากสเปกโทรสโกปี NMR แล้วสเปกโทรสโกปี IRยังใช้ในการวัดอัตราส่วนคอนฟอร์เมอร์ สำหรับคอนฟอร์เมอร์แกนและระนาบของโบรโมไซโคลเฮกเซน ν _CBrจะแตกต่างกันเกือบ 50 cm ^{−1 [ 27 ]}

อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารตั้งต้นเป็นอย่างมาก ในหลายกรณี ผลิตภัณฑ์ที่เด่นกว่ามักเกิดจากปฏิกิริยาของ โครงสร้าง ที่พบได้น้อยกว่าโดยอาศัยหลักการของ Curtin-Hammettซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับสถานการณ์ที่การปรับสมดุลของโครงสร้างเกิดขึ้นเร็วกว่าปฏิกิริยาในการสร้างผลิตภัณฑ์มาก ดังนั้น การพึ่งพาของปฏิกิริยาต่อการวางแนวสเตอริโอเคมีจึงมักมองเห็นได้เฉพาะในการวิเคราะห์เชิงโครงสร้างซึ่งโครงสร้างเฉพาะจะถูกล็อกโดยหมู่แทนที่ การทำนายอัตราของปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะ sp2 และ sp3 เช่น การลดคีโตน การออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ หรือการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกสามารถทำได้หากนำโครงสร้างทั้งหมดและความเสถียรสัมพัทธ์ของโครงสร้างเหล่านั้นซึ่งควบคุมโดยความเครียดมาพิจารณา^{[ 29 ]}

ตัวอย่างหนึ่งที่ไอโซเมอร์แบบหมุนได้มีความสำคัญคือปฏิกิริยาการกำจัดซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำจัดโปรตอนและหมู่ที่หลุดออกไป พร้อมกัน จากตำแหน่งข้างเคียงหรือ ตำแหน่ง ตรง ข้ามใน ระนาบเดียวกัน ภายใต้อิทธิพลของเบส

กลไกนี้กำหนดให้กลุ่มอะตอมหรือกลุ่มที่แยกตัวออกไปต้องเคลื่อนที่ในทิศทางตรงข้ามกัน สำหรับสารตั้งต้นแบบโซ่เปิด เงื่อนไขทางเรขาคณิตนี้จะเป็นไปตามอย่างน้อยหนึ่งในสามคอนฟอร์เมอร์แบบสลับ สำหรับสารตั้งต้นแบบวงแหวนบางชนิด เช่น ไซโคลเฮกเซน อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงแบบตรงข้ามกันอาจไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ขึ้นอยู่กับหมู่แทนที่ซึ่งอาจสร้างการล็อกคอนฟอร์เมชัน^{[ 30 ]}หมู่แทนที่ที่อยู่ติดกันบนวงแหวนไซโคลเฮกเซน สามารถบรรลุแอนติเพอริแพลนาริตีได้ก็ต่อเมื่อพวกมันอยู่ในตำแหน่งได แอ็กเซียล แบบทรานส์ (นั่นคือ ทั้งสองอยู่ในตำแหน่งแกน โดยอันหนึ่งขึ้นและอีกอันลง)

ผลที่ตามมาประการหนึ่งของการวิเคราะห์นี้คือtrans -4- tert -butylcyclohexyl chloride ไม่สามารถกำจัดได้ง่าย แต่จะเกิดการแทนที่แทน (ดูแผนภาพด้านล่าง) เนื่องจากโครงสร้างที่เสถียรที่สุดมี หมู่ t -Bu ขนาดใหญ่ในตำแหน่งอิเควทอเรียล ดังนั้นหมู่คลอไรด์จึงไม่อยู่ในแนวแอนติเพอริแพลนาร์กับไฮโดรเจนข้างเคียงใดๆ (มันอยู่ในแนวกอชกับทั้งสี่) โครงสร้างที่ไม่เอื้อต่อทางอุณหพลศาสตร์มี หมู่ t -Bu อยู่ในตำแหน่งแอ็กเซียล ซึ่งมีพลังงานสูงกว่า 5 kcal/mol (ดูค่า A ) ^{[ 31 ]}ส่งผลให้ หมู่ t -Bu "ล็อก" วงแหวนในโครงสร้างที่อยู่ในตำแหน่งอิเควทอเรียล และสังเกตเห็นปฏิกิริยาการแทนที่ ในทางกลับกันcis -4- tert -butylcyclohexyl chloride เกิดการกำจัดเนื่องจากสามารถบรรลุแอนติเพอริแพลนาร์ของ Cl และ H ได้เมื่อ หมู่ t -Bu อยู่ในตำแหน่งอิเควทอเรียลที่เหมาะสม

โครงสร้างที่ไม่เอื้อต่ออุณหพลศาสตร์ของทรานส์ -4- เทอร์ท -บิวทิลไซโคลเฮกซิลคลอไรด์ โดยที่ หมู่ t -Bu อยู่ในตำแหน่งแกนและก่อให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างอะตอม 7 ตัว

ไอ โซเมอร์ แบบทรานส์สามารถบรรลุสภาวะแอนติเพริแพลนาริตีได้เฉพาะผ่านทางคอนฟอร์เมอร์แบบแกนที่ไม่เป็นที่ต้องการเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่สามารถกำจัดออกไป ได้ ส่วนไอโซเมอร์ แบบซิสมีรูปทรงเรขาคณิตที่ถูกต้องอยู่แล้วในคอนฟอร์เมอร์ที่เสถียรที่สุด ดังนั้นจึงสามารถกำจัดออกไปได้ง่าย

แรงผลักระหว่าง หมู่ t -butyl ในแนวแกนและอะตอมไฮโดรเจนในตำแหน่ง 1,3-ไดแอ็กเซียลนั้นรุนแรงมากจนวงแหวนไซโคลเฮกเซนจะกลับคืนสู่ รูปทรง เรือบิดเบี้ยวความเครียดในโครงสร้างวงแหวนมักมีลักษณะเฉพาะโดยการเบี่ยงเบนจากมุมพันธะ ในอุดมคติ ( ความเครียดของ Baeyer ) มุมบิดใน อุดมคติ ( ความเครียดของ Pitzer ) หรือ ปฏิกิริยา ข้ามวงแหวน (Prelog)

คอนฟอร์เมอร์ของแอลเคนเกิดขึ้นจากการหมุนรอบพันธะซิกมาคาร์บอน-คาร์บอนแบบsp³ ^แอ ลเคนที่ มีขนาดเล็กที่สุดที่มีพันธะเคมีดังกล่าว คือ อีเทนซึ่งมีคอนฟอร์เมชันนับไม่ถ้วนเมื่อพิจารณาจากการหมุนรอบพันธะ C-C สองในนั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นรูปแบบที่มีพลังงานต่ำสุด ( คอนฟอร์เมชันแบบสลับฟันปลา ) และรูปแบบที่มีพลังงานสูงสุด ( คอนฟอร์เมชันแบบบังกัน ) การมีอยู่ของคอนฟอร์เมชันเฉพาะนั้นเกิด จากการหมุนที่ถูกจำกัดรอบพันธะซิกมา แม้ว่าจะมีทฤษฎีอื่นเสนอว่า ไฮเปอร์คอนจูเกชันก็มีบทบาทเช่นกัน

ความสำคัญของพลังงานต่ำสุดและพลังงานสูงสุดนั้นเห็นได้จากการขยายแนวคิดเหล่านี้ไปยังโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสามารถทำนายโครงสร้างที่เสถียรได้ว่าเป็นรูปแบบที่มีพลังงานต่ำสุด การกำหนดโครงสร้างที่เสถียรยังมีบทบาทสำคัญในการสร้างแนวคิดของการเหนี่ยวนำแบบไม่สมมาตรและความสามารถในการทำนายสเตอริโอเคมีของปฏิกิริยาที่ควบคุมโดยผลกระทบทางสเตอริก

ในตัวอย่างของอีเทน แบบสลับตำแหน่ง ในการฉายภาพแบบนิวแมนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอมจะมีมุมบิดหรือมุมบิด 60° ^{[ 32 ]}เมื่อเทียบกับอะตอมไฮโดรเจนที่ใกล้ที่สุดบนอะตอมคาร์บอนอีกอะตอมหนึ่ง ดังนั้นอุปสรรคทางสเตอริกจึงน้อยที่สุด คอนฟอร์เมชันแบบสลับตำแหน่งมีเสถียรภาพมากกว่าคอนฟอร์เมชันแบบบังกัน 12.5 kJ / molซึ่งเป็นค่าพลังงานสูงสุดสำหรับอีเทน ในคอนฟอร์เมชันแบบบังกัน มุมบิดจะมีค่าน้อยที่สุด

ในบิวเทนรูปทรงแบบสลับสองแบบนั้นไม่เท่ากันอีกต่อไปและแสดงถึงรูปทรงที่แตกต่างกันสองแบบ ได้แก่รูปทรงแบบแอนติ (ซ้ายสุด ด้านล่าง) และรูปทรงแบบโกช (ขวาสุด ด้านล่าง)

โครงสร้างทั้งสองแบบปราศจากแรงบิด แต่ในโครงสร้างแบบกอช (gauche) หมู่ เมทิล ทั้งสอง อยู่ใกล้กันมากกว่าผลรวมของรัศมีแวนเดอร์วาลส์ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างหมู่เมทิลทั้งสองจึงเป็นแรงผลัก ( แรงบิดแวนเดอร์วาลส์ ) และส่งผลให้เกิด กำแพงพลังงาน ขึ้น

ค่าที่วัดพลังงานศักยภาพที่เก็บไว้ในคอนฟอร์เมอร์ของบิวเทนที่มีอุปสรรคเชิงสเตอริกมากกว่าสถานะพื้นฐานของคอนฟอร์เมอร์ 'แอนตี้' จะแสดงด้วยค่าเหล่านี้: ^{[ 33 ]}

• ผ้ากอซ, คอนฟอร์เมอร์ – 3.8 กิโลจูล/โมล
• H และ CH ₃ ที่ถูกบดบัง – 16 kJ/mol
• พลังงานของ CH ₃และ CH ₃ ที่ถูกบดบัง – 19 kJ/mol

หมู่เมทิลที่ถูกบดบังจะสร้างความเครียดเชิงสเตอริกมากกว่า เนื่องจากมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอน มากกว่า เมื่อเทียบกับอะตอม ไฮโดรเจน เดี่ยว

คำอธิบายในตำราเรียนเกี่ยวกับการมีอยู่ของพลังงานสูงสุดสำหรับโครงสร้างแบบบังกันในอีเทนคือการกีดขวางทางสเตอริกแต่ด้วยความยาวพันธะ CC ที่ 154 pm และรัศมีแวนเดอร์วาลส์ของไฮโดรเจนที่ 120 pm อะตอมไฮโดรเจนในอีเทนจึงไม่เคยขวางทางกันเลย คำถามที่ว่าการกีดขวางทางสเตอริกเป็นสาเหตุของพลังงานสูงสุดแบบบังกันหรือไม่นั้นยังคงเป็นหัวข้อถกเถียงกันจนถึงทุกวันนี้ ทางเลือกหนึ่งสำหรับคำอธิบายเรื่องการกีดขวางทางสเตอริกนั้นอิงตามไฮเปอร์คอนจูเกชันตามที่วิเคราะห์ไว้ในกรอบงานออร์บิทัลพันธะธรรมชาติ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} ในโครงสร้างแบบสลับกัน ออร์บิทัลพันธะซิกมา CH หนึ่งตัวจะบริจาคความหนาแน่นของอิเล็กตรอนให้กับออร์บิทัลแอนติบอนดิงของพันธะ CH อีกตัวหนึ่ง การทำให้เสถียรภาพทางพลังงานของผลกระทบนี้จะสูงสุดเมื่อออร์บิทัลทั้งสองมีการทับซ้อนกันสูงสุด ซึ่งเกิดขึ้นในโครงสร้างแบบสลับกัน ไม่มีการทับซ้อนกันในโครงสร้างแบบบังกัน ส่งผลให้พลังงานสูงสุดไม่เป็นที่ต้องการ ในทางกลับกัน การวิเคราะห์ภายในทฤษฎีโมเลกุลออร์บิทัล เชิงปริมาณ แสดงให้เห็นว่าการผลักกันของอิเล็กตรอน 2 ออร์บิทัล 4 ตัว (สเตอริก) มีอิทธิพลเหนือกว่าไฮเปอร์คอนจูเกชัน^{[ 37 ]} การศึกษา ทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญของผลกระทบสเตอริกด้วย^{[ 38 ]}

การตั้งชื่อแอลเคนตามมาตรฐานที่ระบุไว้ในIUPAC Gold Bookทำตามระบบ Klyne–Prelogสำหรับการระบุมุม (เรียกว่ามุมบิดหรือมุมไดเฮดรัล ) ระหว่างหมู่แทนที่รอบพันธะเดี่ยว: ^{[ 32 ]}

• มุมบิดระหว่าง 0° ถึง ±90° เรียกว่าsyn (s)
• มุมบิดระหว่าง ±90° และ 180° เรียกว่าแอนตี้ (a)
• มุมบิดระหว่าง 30° ถึง 150° หรือระหว่าง −30° ถึง −150° เรียกว่ามุมเอียง (c)
• มุมบิดระหว่าง 0° ถึง ±30° หรือ ±150° ถึง 180° เรียกว่ามุมเพริแพลนาร์ (p)
• มุมบิดระหว่าง 0° ถึง ±30° เรียกว่าซินเพอริแพลนาร์ (synperiplanar หรือ sp) หรือเรียกอีกอย่างว่าคอนฟอร์เมชันซิน (syn-) หรือซิส (cis-)
• มุมบิดระหว่าง 30° ถึง 90° และ −30° ถึง −90° เรียกว่าsynclinal (sc) หรือเรียกอีกอย่างว่าgaucheหรือskew ^{[ 39 ]}
• มุมบิดระหว่าง 90° ถึง 150° หรือ −90° ถึง −150° เรียกว่ามุมแอนติไคลนัล (ac)
• มุมบิดระหว่าง ±150° ถึง 180° เรียกว่าแอนติเพอริแพลนาร์ (ap) หรือเรียกอีกอย่างว่าแอนติหรือทรานส์คอนฟอร์เมชัน

ความเครียดจากการบิดหรือ "ความเครียดของพิตเซอร์" หมายถึง ความต้านทานต่อการบิดรอบพันธะ

ในn -pentane หมู่ เมทิลปลายจะ ประสบกับ การรบกวนของเพนเทนเพิ่มเติม^{[ 40 ]}

การแทนที่ไฮโดรเจนด้วยฟลูออรีนในโพลีเตตระฟลูออโรเอ ทิลีน จะเปลี่ยนสเตอริโอเคมีจากรูปทรงซิกแซกไปเป็นรูปทรงเกลียวเนื่องจากการผลักกันทางไฟฟ้าสถิตของอะตอมฟลูออรีนในตำแหน่ง 1,3 หลักฐานสำหรับโครงสร้างเกลียวในสถานะผลึกได้มาจากผลึกศาสตร์รังสีเอกซ์และจากสเปกโทรสโกปี NMRและไดโครอิซึมแบบวงกลมในสารละลาย^{[ 41 ]}

Wikiquote มีคำคมที่เกี่ยวข้องกับRotamer

• ผลกระทบอะโนเมอริก
• ไลบรารีโรตาเมอร์ที่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างหลัก
• ไซโคลอัลเคน
• ไซโคลเฮกเซน
  • โครงสร้างของไซโคลเฮกเซน
• ผลกระทบแบบโกช
• ระบบไคลน์-พรีล็อก
• การควบคุมสเตอริโอแบบมาโครไซคลิก
• โครงสร้างโมเลกุล
• การสร้างแบบจำลองโมเลกุล
• สมมาตรของโมเลกุล § ความไม่แข็งตัวของโมเลกุล
• ผลกระทบเชิงสเตอริก
• สายพันธุ์ (เคมี)