CICLOALCANII

Ciclohexanul

          Sunt posibile două forme izomere, fără tensiune, ale inelului ciclohexanic în care toţi atomii de carbon au unghiuri normale de 109 28', forma scaun şi forma baie.

Aceşti doi izomeri de conformaţie au un conţinut de energie diferit. Din formule se vede că în forma scaun toate grupele CH2 sunt în poziţie eclipsată. Forma scaun este deci mai stabilă decât forma baie. Din cauza eclipsării legăturilor C-H din forma baie, legăturile C-C suferă o uşoară răsucire, prin care tensiunea, prin care tensiunea de eclipsare a grupelor CH2 este atenuată, rezultă o aşa numită formă baie răsucită („twist form"). Forma baie este deci într-o oarecare măsură flexibilă, în timp ce forma scaun este rigidă, căci la aceasta din urmă orice răsucire a unei legături C-C provoacă o creştere a tensiunii de eclipsare şi apariţia unei mici tensiuni angulare.
Forma scaun este mai flexibilă decât forma baie (sau mai exact de forma „twist") cu 5,5 kcal/mol. La transformarea în forma baie, forma scaun trebuie să treacă o barieră de energie (energie de activare) de 10,5 kcal/mol (cauzată de apariţia temporară a unei tensiuni angulare). Această bariera de energie (determinată cu ajutorul spectrului de rezonanţă magnetică nucleară ) este destul de înaltă pentru ca cele două forme, scaun şi baie, să existe ca doi izomeri distincţi, dar nu este suficientă pentru a face posibilă izolarea lor. Din spectrele în infraroşu şi Raman, precum şi prin metoda difracţiei electronilor s-a stabilit că moleculele ciclohexanului se află la temperatura camerei, aproape exclusiv în formă de scaun (O.Hassel,1941). Din anumite consideraţii termodinamice rezultă că numai o moleculă dintr-o mie poate exista temporar în forma baie. Forma baie se întâlneşte însă în molecule constrânse steric de exemplu în sisteme cu puncte (v. mai departe).
Pentru studiul izomeriei sterice sunt utile modele moleculare (după Stuart Briegleb, Dreiding şi altele) cu ajutorul cărora pot fi reproduse, la scară , diferitele conformaţii posibile ale moleculelor (fără tensiune).

CICLOPENTANUL

Unghiul intern al unui pentagon regulat (108 ) nu diferă decât foarte puţin de unghiul tertraederic (109 29 ). Dacă inelul ciclopentanic ar fi plan, tensiunea angulară ar trebui să fie practic nulă, aşa cum prevede teoria tensiunii clasice. Totuşi, după cum s-a arătat mai sus, molecula ciclopentanului are o energie excedentară de 6,5 kcal/mol, în raport cu ciclohexanul considerat fără tensiune. Acest efect este datorat respingerii legăturilor C-H din cele cinci grupe CH2 vecine din inel, care (într-un inel ciclopentanic plan) ar fi constrânse în conformaţii eclipsate, energetic defavorabile, bogate în energie ( v. butanul). Din cauza acestor respingeri se nasc legăturile C-C forţe de torsiune, care constrâng unul din atomii de carbon să iasă în faţa planului celorlalţi patru, micşorând astfel tensiunea de eclipsare a legăturilor C-H (K.S. Pitzer, 1945). Cei cinci atomi oscilează pe rând în afara planului inelului („pseudorotaţie").