加拿大的化学家们发现了一种令人惊讶的构象效应，使用环丙烷可以影响六元环上取代基的位置。麦吉尔大学（McGill University）这项研究的负责人詹姆斯·格里森（James Gleason）说，这里的基团倾向于轴向，这通常更不稳定，而且这种效应“随着烷基越来越大而变得更加显著，这是非常不同和独特的”。他认为“真正不寻常的立体控制元素将在广泛的应用中发挥作用”，特别是在药物化学中，“将基团扩展到特定构象空间的能力对于开发强效分子至关重要。”
环己烷是由六个碳原子组成的挥发性脂环烃。其功能取代衍生物具有多样的生物学特性和独特的构象，成为世界范围内药物开发研究的目标。例如，许多抗惊厥、抗炎和抗抑郁药物都含有环己烷环。
对于大多数取代基来说，小约束环使环己烷上相邻基团的平衡向轴向构象转移
椅形构象是环己烷所能采用的最稳定的构象。环的每个面在轴向键和赤道键之间交替，轴向键与环轴平行，赤道键位于环的外围。环己烷取代基可以采用任何一种位置，但轴向位置的空间位阻意味着赤道构象在平衡中往往占主导地位。然而，在有机催化的Cope重排过程中，格里森和他的同事安东尼·伊佐蒂做了一个不同寻常的观察。
他们发现，在椅子状过渡态中与环丙烷相邻的烷基基团倾向于轴向取向。该反应的立体化学性质与我们的预测完全相反，需要一个苄基取代基占据轴向位置。“这完全出乎意料，”格里森说。尽管其他化学家之前已经观察到，与螺环丙烷相邻的α-醚和乙酸酯倾向于处于轴向位置，但研究小组开始探索这种效应是否适用于更广泛的基团。
考虑到这一点，他们通过烯烃化和环丙烷化合成了各种烷基取代的螺环丙烷，例如那些具有甲基、乙基和叔丁基的螺环丙烷。与简单环己烷或二甲基取代基相邻时相比，两个构象中烷基与螺环丙烷相邻时的能量差更负。除了两个构象能量大致相等的甲基外，所有的烷基都倾向于轴向构象。
此外，由于扭转应变的增加，较大的烷基与螺环丙烷发生了更大的轴向位移，在某些情况下发生了超共轭。事实上，异丙基和叔丁基都是轴向的。瑞典阿斯利康（AstraZeneca）的高级合成化学家乔纳斯•布拉纳特（Jonas bramatnalt）说，我对叔丁基观察到的巨大构象效应感到惊讶。“研究小组还将结果与相应的二甲基取代基进行了比较，这是很高兴看到的，与未取代的情况相比，他们并没有看到太大的差异。”
杂原子和一系列π和吸电子基团在与螺环丙烷相邻时也倾向于轴向构象。然而，取代基之间的立体电子因素与空间效应一起起作用。意大利那不勒斯费德里科二世大学的药物化学专家Margherita Brindisi说：“烷基取代环己烷和卤化物在扭转电子和立体电子因素方面的差异行为特别令人着迷，值得进一步研究。”“这些元素的澄清不仅对药物化学，而且对循环催化剂的设计和应用都具有关键意义。”
bramatnalt补充说，这个概念为药物设计人员提供了一个有用的工具，可以改变药物化学中使用的一些最常见支架的构象。麦吉尔大学的研究小组很有兴趣看看这种效应是否适用于未来更大的环。
更多汉娜·汉密尔顿
研究演示说明了同位素混合物如何存储高密度信息
研究质疑在交叉偶联反应中用镍代替钯的可持续性效益
3d打印胶囊提高了合成化学的速度和安全性
