Estudo Conformacional. Sistemas acíclicos

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte 1 
Departamento de Química Orgânica 
Tópicos Específicos em Estereoquímica 
Profa. MAM Maciel 
 
Estudo Conformacional: sistemas acíclicos 
 
A molécula é analisada na projeção de Newman; é vista ao longo do seu eixo e, é desenhada de forma que 
o carbono da frente pode ter os seus substituintes se 
inter-relacionando com os de trás, gerando possibilidades 
conformacionais do tipo: Sin-periplanar, sin-clinal, 
 anti-periplanar ou anti-clinal. 
 
Análise da Energia do Etano 
 
O gráfico da Figura 1 mostra a energia do etano em função da 
rotação em torno da ligação C-C. A barreira rotacional é 
da ordem de 2,9 kcal/mol; a posição anti-periplanar (projeção Newman alternada/ estrelada) é a 
favorecida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Análise da Energia do Butano 
 
 
 
 
 
 
sp
ap
sc sc
ac ac
 
O gráfico da Figura 2 mostra a 
energia do butano em função da 
rotação em torno 
da ligação C2-C3. O confôrmero 
sin-periplanar (1) [que tem ângulo 
diedro zero (θ = 0 )] é o mais 
energético em função da repulsão de 
Van der Walls (ou interação não-
ligante ou repulsão estérica). 
Para os confôrmeros do tipo 
sin-clinal (2 e 6) em que a projeção 
de Newman é a estrelada (θ = 60º), 
a repulsão estérica diminui. No 
entanto, ainda é significativa em 
função da interação butano gauche 
(entre as metilas/ ou interação não-
ligante ou repulsão estérica). 
O confôrmero mais estável é o anti-
periplanar (4) em que as metilas 
estão separadas por um ângulo 
diedro de 180º . 
Comparativamente, os confôrmeros 
do tipo anti-clinal (3 e 5) (θ = 120º) 
apresentam energias intermediárias, 
em função da repulsão de Van der 
Walls [ou interação não-ligante 
entre o grupo Metil (CH3) e o 
átomo de hidrogênio]. 
 
1 p/ 2 gasto energético: 5,4 kcal/mol 
2 p/ 3 gasto energético: 3,6 kcal/mol 
2 p/ 4 gasto energético: 0,9 kcal/mol 
 
(3) p/ (4) p/ (5) : 3,6 kcal/mol 
 
(4) para (6) gasto energético: 0,9 
 kcal/mol 
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Estudo Conformacional: sistemas cíclicos 
 
Tensões Torcional e Angular 
 
Geralmente, quando o átomo de carbono se encontra ligado a quatro outros átomos, o ângulo 
entre as ligações tem o valor do ângulo diedro tetraédrico (θ = 109,5º). 
 
 
 
Ciclopropano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para o ciclohexano (C6H12) a forma cadeira é a conformação mais estável, já que as tensões 
angular, torcional e espacial encontram-se minimizadas. Nesta conformação, as seis ligações 
axiais e equatoriais se interconvertem rapidamente através de uma flexão (torção) do anel. A 
flexão ocorre cerca de 106 vezes por segundo e a energia requerida (10,8 kcal/mol). 
 
 
 
 
H
H H
H
H H
O anel do ciclopropano representa um triângulo eqüilátero com (θ = 
60º). O anel do ciclobutano é um quadrado (θ = 
90º).Comparativamente, o ciclopropano apresenta maior deformação 
angular (109,5º - 60º = 49,5º ) e por isso é mais instável. As ligações 
C-C-C do ciclopropano não são forte porque há FRACA sobreposição 
dos orbitais atômicos (sofrem tensão angular na ordem de 49,5º ). 
As tensões angulares causam instabilidade para estas moléculas 
(ciclopropano e ciclobutano). 
Ciclobutano 
Ciclopentano 
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A 25ºC só uma molécula em cada 1000 está na conformação em bote (barco), as demais encontram-
se na conformação cadeira. 
 
 
 
 
A interconversão se faz pela passagem ½ cadeira, bote-torcido, bote, ½ cadeira, cadeira (são gastos 
no total, 10.8 kcal/mol). 
 
 
 
Basicamente há 3 tipos de conformações para o ciclohexano: cadeira 
(1), bote (2) e bote-torcido (3). 
(1) È a conformação mais estável, em que os ângulos de 
ligações C-C são todos 109,5º (livres de ângulos de torção). 
A projeção de Newman para a molécula ao longo das 
ligações C-C mostra que os átomos de hidrogênio estão 
alternados. 
(2) Não há tensão angular, no entanto há tensão torcional, nesta 
conformação, todos os hidrogênios estão eclipsados. 
Adicionalmente, os hidrogênios H-1 e H-4 estão próximos o 
suficiente para causar repulsão de Van der Walls. 
(3) A forma bote-torcida ganha estabilidade quando comparada 
com a conformação bote (2), já que a repulsão entre os 
hidrogênios é aliviada (cerca de 1,5 kcal/mol). 
A conformação 
cadeira é cerca de 
7 kcal/mol mais 
estável do que a 
forma bote. 
A conformação 
cadeira é cerca de 
5 kcal/mol mais 
estável do que a 
conformação 
bote-torcido. 
A molécula do 
ciclohexano 
encontra-se cerca 
de 99% na 
conformação 
cadeira. 
10,8 
kcal/
mol 
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Equilíbrio conformacional para o ciclohexano: 
 
 
Conformação bote 
 
A 25ºC só uma molécula em cada 1000 está na conformação em bote, as demais encontram-se 
na conformação cadeira. A projeção de Newman para a molécula ao longo das ligações C-C mostra que 
os átomos de hidrogênio estão eclipsados 
 
 
Projeção de Newman para a Conformação bote 
 
 
 
 
 
 
10,8 kcal/mol
H
H
H
H
H H
H
H
 Tensão torcional
Hidrogênios eclipsados
H-C1 e H-C4 repulsão
 
Projeção de Newman para a Conformação Cadeira 
 
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Estudo do Equilíbrio Conformacional para alguns derivados do ciclohexano: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OH
OH
HO
OH
cis-1,3-diaxial cis-1,3-diequatorial
Br
Br
Br
Br
trans-1,3-diaxial trans-1,3-diequatorial
OH
OH
OH OH
95% para o confôrmero 
em que a metila se 
encontra na posição 
equatorial. 
Me-axial gera 2 
interações do tipo não-
ligantes (repulsivas) 
com H-3 e H5 (são 
interações 1,3-diaxiais). 
Equilíbrio estabilizado 
para os confôrmeros 
da molécula do 1,1-
dimetil-ciclohexano. 
O controle conformacional é 
dado pela formação da ligação 
de hidrogênio (interação 
ligante) 
O controle conformacional 
predominante é dado pela 
maior separação de cargas. A 
conformação mais estável é a 
trans-1,3-diaxial. 
Conformação preferencial é 
a bote-torcido, já que 
favorece a interação-ligante 
(ligação de hidrogênio).H 
trans-1,2-diaxial trans-1,2-diequatorial 
 
H 
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Para as moléculas cis e trans-1,4-
dimetilciclohexano há plano de 
simetria, portanto são moléculas 
aquirais. 
A molécula cis tem plano de simetria é aquiral apesar de ter dois centros quirais. 
A molécula trans não tem plano de simetria então corresponde a um 
estereoisômero. Por ter dois centros quirais, poderá existir como um par 
estereoisomérico.