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Química Orgânica - Apostila Resumida

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C
H
H
H
 
 Os diferentes isômeros conformacionais têm as mesmas conexões de 
átomos e não podem, geralmente, ser isolados porque eles se convertem muito 
rapidamente. 
38 
 
 Os químicos representam os isômeros conformacionais de 2 maneiras: 
 
Representação de Sawhorse 
 
C C
H
H
H H
H
H
Visualização mostrando 
todas as ligações C-H
 
 
Projeção de Newman 
 
H
H
H
H
H
H
Representam os átomos de
carbono por um círculo, sobrepondo
o carbono da frente (cabeça) com o 
de trás (cauda)
 
 
 Apesar do que dissemos, que a rotação do átomo é livre, 
experimentalmente verificamos que existem algumas conformações mais 
estáveis que outras. 
H
H
H
H
H
H
HH
H
HHH
Rotação de 60º
Conformação
Estrela (anti)
Conformação
Eclipsada (syn)
99% mais estável
Menor energia
1% menos estável
Maior energia
 
 
 Devido a aproximação das ligações C-H de cada grupo metil, uma 
diferença de energia de 12 KJ mol-1 entre a conformação estrela e eclipsada é 
que permite que a forma estrela seja majoritária. Esta energia é denominada 
energia de torção. 
 
39 
 
Conformação do propano 
 
 O propano também tem uma barreira de torção que resulta na rotação 
em torno das ligações carbono-carbono. Essa barreira é livremente maior que 
no etano (14 kJ mol-1 ). 
 
H
H
H
H
CH3
H
HH
H
HH3CH
Rotação de 60º
Conformação
Estrela
Conformação
Eclipsada
Mais estável
Menor energia
Menos estável
Maior energia
Propano
4,0 kJ mol-1
4,0 kJ mol-1
6,0 kJ mol-1
 
 
Conformação do butano 
 
 A situação conformacional fica mais complexa conforme o alcano se 
torna maior. No butano, por exemplo, um gráfico de energia potencial versus 
rotação em torno da ligação C2-C3 é exibido abaixo. 
 
40 
 
H
CH3
H
H
CH3
H
Rotação de 60º
Conformação
Anti
Mais estável
Menor energia
HCH3
H
HH3CH
Conformação
Eclipsada
4,0 kJ mol-1
6,0 kJ mol-1
6,0 kJ mol-1
Rotação de 60º
H
CH3
H
H
H3C
H
Conformação
Gauche
3,8 kJ mol-1
Rotação de 60º
H3CCH3
H
HHH
Conformação
Eclipsada
4,0 kJ mol-1
11,0 kJ mol-1
4,0 kJ mol-1
Menos estável
Maior energia
Rotação de 60º Gauche ...Eclipsada...anti
 
 
 A conformação de menor energia lógicamente é a que apresenta mais 
distantes os grupamentos. 
 Na conformação Gauche existe uma certa energia devido a existência 
de um Impedimento estérico. Impedimento estérico é a interação de repulsão 
que acontece quando os átomos são forçados a permanecer junto além daquilo 
que seu raio atômico permite. 
 Os mesmos princípios desenvolvidos para o butano aplicam-se para o 
pentano, hexano e todos os alcanos de cadeia maior. A configuração mais 
favorável para qualquer alcano possui ligação carbono-carbono em arranjo 
estrela e os substituintes volumosos com arranjo anti um ao outro. 
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H H
H H
H
H
H
H
H
H
H H
HH H H H H
H H H H H
H
decano
 
 
 Quando falamos que um isômero conformacional é mais estável não que 
dizer que as outras formas não ocorram. A temperatura ambiente, ou qualquer 
outra energia pode fazer a molécula rotacionar. 
41 
 
Estrutura e isomeria em alcanos cíclicos 
 
 Dos alcanos cíclicos, o ciclopropano e o ciclobutano são os mais 
instáveis. Esta instabilidade é, em parte, devido a tensão no anel, pois, como 
todos os carbonos possuem hibridização sp3 , os ângulos entre as ligações C-
C-C deveriam ser de 109,47°. 
 Pela geometria do ciclopropano, tal ângulo é de 60°. Esse desvio de 
ângulo tetraédrico resulta num decréscimo da superposição dos orbitais sp3-
sp3, levando à criação de tensão no anel. 
 O ciclobutano não é totalmente plano. Os ângulos de ligação carbono-
carbono são de 88°. Essa redução do ângulo resulta num aumento da 
estabilidade do ciclobutano em relacção à estrutura plana (neste caso, o ângulo 
deveria ser de 90°), pois permite uma redução na tensão torcional. Esse 
assunto, entretanto, está além do objetivo desse nosso curso. 
 Em todos os outros cicloalcanos, os átomos se dispõem no espaço, 
afastando-se da forma plana e adotando conformações diversas, de modo que 
os ângulos das ligações carbono-carbono se aproximem o máximo possível do 
tetraédrico (109,47°). 
 Em resumo, os cicloalcanos adotam sua conformação de energia 
mínima por 3 razões: 
 
1. Tensão angular – tensão provocada pela expansão ou compressão dos 
ângulos de ligação. 
C 109,47º
 
2. Tensão de torção – tensão provocada pela interação de ligações sobre 
átomos vizinhos. 
 Formação eclipsada 
 
3. Impedimento estérico – tensão provocada pelas interações repulsivas 
quando átomo se aproxima muito um do outro. 
42 
 
H
CH3
H
H
H3C
H
Conformação
Gauche
 - Repulsão dos grupamentos metila 
 
 Os ciclo-hexanos substituídos são os cicloalcanos mais comuns em 
razão de sua larga ocorrência na natureza. Um grande número de compostos 
como os esteróides e numerosos agentes farmacêuticos. 
 
HO
Colesterol
 
 
 Os dados de combustão (calorias) revelam que o ciclo-hexano é livre de 
tensão, com nenhuma tensão angular nem tensão de torção. Como pode ser 
isso se o ideal é ângulo de 109,47° ? 
 A resposta foi sugerida por Ernst Mohr e Hermam Sachse, propondo que 
a molécula de cicloexano não seja plana, mas que possua uma conformação 
tridimensional que libera as tensões. Os ângulos C-C-C do cicloexano podem 
alcançar o valor do tetraedro livre (109,47°) de tensão se o anel adota uma 
conformação do tipo cadeira ou Bote. 
 A conformação cadeira é mais estável que o Bote devido a um 
impedimento estérico entre os átomos de hidrogênio. 
 
43 
 
Conformação
Cadeira
Mais estável
Conformação
Bote (barco)
Menos estável
H
H
H
H
H
H
H
H
CH2
CH2
1 1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
CH2
CH2H
H
H
H
HH HH
1
1
2
2
3
3
44
5
5
6
6
 
 
 A conformação cadeira do ciclo-hexano possui muitas consequências 
químicas. As reações dependem da conformação pois os substituintes podem 
existir em dois tipos de posições no anel: posição axial e equatorial. 
 O ciclo-hexano possui seis H axiais e seis equatoriais. 
 
H
H H
H H
H
H H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Axila (perpendicular ao anel) Equatorial (no plano do anel)
 
44 
 
8.1. Isomerismo: Isômeros constitucionais e estereoisômeros 
 
 Isômeros são compostos diferentes que têm a mesma fórmula 
molecular. O organograma abaixo apresenta as classificações dos isômeros: 
Constitucionais:
(isômero cujos átomos 
têm conectividade 
diferentes)
Estereoisômeros:
(isômeros que têm a 
mesma conectividade, 
mas diferem no arranjo de 
seus átomos no espaço)
Enantiômeros:
(estereoisômeros que 
são imagens 
especulares um do 
outro, que não se 
superpõem)
Diasterômeros:
(estereoisômeros que 
não são imagens 
especulares um do 
outro)
Isômeros
 
 
 
 
 
 
Isômeros Constitucionais – são isômeros que diferem porque seus átomos 
estão conectados em uma ordem diferente. 
 
Fórmula molecular Isômeros constitucionais 
C4H10 
CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3
CH3
e
 
C3H7Cl 
CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3
Cl
e
 
C2H6O CH3CH2OH CH3OCH3e
 
 
45 
 
 Os isômeros constitucionais como são compostos diferentes possuem 
propriedades físicas diferentes como ponto de ebulição e fusão, solubilidade. 
 
Estereoisômeros – são isômeros que diferem apenas no arranjo de seus 
átomos no espaço. 
C
C
Cl H
Cl H
C
C
H Cl
Cl H
Cis-1,2-dicloroeteno Trans-1,2-dicloroeteno
 
 
 Os dois compostos t6em a mesma fórmula molecular