Aula 9 - 11 Analise conformacional

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Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
Prof. Gustavo Química Orgânica Teórica 1 – QUI 02014 
1 
 
COMPOSTOS ORGÂNICOS: 
ALCANOS E CICLOALCANOS 
ANÁLISE CONFORMACIONAL 
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ÍNDICE 
ANÁLISE CONFORMACIONAL 
- Alcanos símples 
- Estrutura dos cicloalcanos – Tensão angular 
- Análise conformacional do cicloexano 
- Compostos do cicloexano substituido: 
 hidrogênios axiais e equatoriais 
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3 
 
-Estruturas resultantes de uma símples rotação 
em torno de uma ligação símples C-C. 
 
-Podem apresentar diferentes energias. A 
estrutura (conformação) de menor energia é a 
mais estável. 
 
- Moléculas estão constantemente girando e 
passando através de diferentes confôrmeros. 
ANÁLISE CONFORMACIONAL 
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4 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL 
INFLUÊNCIA NA ESTABILIDADE: FATOR ESTÉRICO 
 (PROXIMIDADE DE GRUPOS). 
QUANTO MAIOR A DISTÂNCIA ENTRE GRUPAMENTOS 
VOLUMOSOS, MENOR O IMPEDIMENTO E A INTERAÇÃO 
ESTÉRICA E MAIOR É A ESTABILIDADE. 
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5 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROJEÇÃO DE NEWMAN 
H 
H 
H 
H 
H H 
Projeção de Newman 
 
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6 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL: CONFÔRMEROS 
- PARA A FORMAÇÃO DOS CONFÔRMEROS DEIXA-SE FIXO UM 
DOS CARBONOS E GIRA-SE O OUTRO EM ÂNGULOS DE 60 em 60º. 
B
A
60o
B
A
60o
B
A
60o
BA
60o
B
A
60o B
A
60o
CONFÔRMEROS 
eclipsada 
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7 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL: ETANO 
H 
H 
H 
H 
H H 
H
H
H H
H
H
8 
 
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8 
 
ECLIPSADAS
ALTERNADAS
ANÁLISE CONFORMACIONAL: ETANO 
-ECLIPSADAS: 0o entre os substituintes próximos: maior energia (menos estável). 
-ALTERNADAS: 60º entre os substituintes próximos: menor energia (mais estável). 
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• Tensão torsional: resistência a rotação (proximidade 
de grupos). 
• Para etano, apenas 3.0 kcal/mol 
ANÁLISE CONFORMACIONAL ETANO: ENERGIA 
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ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO 
H 
CH3 
H 
H 
H H 
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11 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO 
H
CH3
60o
H
CH3
60o
H
CH3
60o
HCH3
60o
H
CH3
60oH
CH3
60o
CONFÔRMEROS 
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Aumento na tensão torsional devido ao grupo mais 
Impedido metila (comparado com etano). 
ANÁLISE CONFORMACIONAL PROPANO: ENERGIA 
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13 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL: BUTANO 
H 
CH3 
H 
CH3 
H H 
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14 
 
• Maior energia tem os grupos metilas eclipsados. 
• Alta tensão estérica 
• Ângulo entre as metilas = 0o 
Totalmente eclipsada 
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (1) 
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• Menor energia entre as metilas anti (mais afastadas). 
• Menor tensão estérica 
• Ângulo entre as metilas = 180O 
anti 
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (2) 
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16 
 
• Grupos metilas eclipsados com Hidrogênio 
• Maior energia (tensão estérica) que a anti 
• Ângulo entre as metilas = 120o 
eclipsada 
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (3) 
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17 
 
• Conformação Gauche é uma conformação alternada 
não anti 
• Metilas mais próximas que na conformação anti 
• Ângulo entre as metilas = 60o 
gauche 
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (4) 
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18 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL PROPANO: ENERGIA 
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Exercício 
• Desenhe projeção de Newman para a conformação mais 
e menos estável do butano. 
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ANÁLISE CONFORMACIONAL: CICLOALCANOS 
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21 
 
 
• Tensão angular: Em determinados anéis o ângulo de 
ligação tem tendência a apresentar valor menor do 
ângulo ideal para a hibridização sp3 (109.5o). Esta 
diferença corresponde a tensão angular. 
 
• Medida pela calor de combustão. 
 
• Analisa-se as demais tensões de alcanos acíclicos. 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
ESTABILIDADE 
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22 
 
Calor de combustão 
 Alcano + O2  CO2 + H2O 
Long-chain 
157.4 157.4 
166.6 164.0 
158.7 158.6 158.3 
23 
 
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23 
 
• Alta tensão angular devido ao ângulo de ligação (60o) 
• Muito reativo, ligação fraca 
• A sobreposição de orbitais não é efetiva 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOPROPANO 
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24 
 
Tensão torsional devido a proximidade dos hidrogênios 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOPROPANO 
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25 
 
• Tensão angular (90o) 
• Tensão torsional aliviada devido a distorção do anel. 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOBUTANO 
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• Estrutura distorcida (não-planar) – 108o 
• Distorção diminui a tensão angular e a tensão torsional. 
=> 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM 
CICLOALCANOS: CICLOPENTANO 
27 
 
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• Dados de combustão indica que o sistema 
não é tensionado 
• Na conformação cadeira, todos os ângulos 
são de 109,5o e os H estão alternados. 
• Não há tensão angular e nem tensão 
torsional. 
 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO 
28 
 
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28 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO CADEIRA 
=> 
29 
 
Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
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29 
 
=> 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO BOTE (Barco) 
30 
 
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30 
 
=> 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – ENERGIAS 
31 
 
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31 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – ENERGIAS 
32 
 
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32 
 
Desenhando as conformações para o 
cicloexano 
33 
 
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33 
 
M e W Erros comuns 
Colocando Hs equatoriais 
Colocando os Hs axiais 
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34 
 
=> 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – H Axiais e Equatoriais 
35 
 
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35 
 
=> 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO 
36 
 
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36 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO 
Posição equatorial com menor tensão estérica: mais 
estável para substituintes volumosos. 
Interação 
estérica 
1,3 diaxial 
é grande 
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37 
 
Quanto maior o volume estérico do substituinte, maior será a 
preferência pela posição equatorial 
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ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 
DISUBSTITUÍDO 
E
A
A
E
E
AA
E
1,31,2
1
2
123
E
A
1,4
E
A
Exercício 1: 
Qual a reação cis/trans 
entre os hidrogênios 
equatoriais nos 
cicloexanos 1,2; 1,3 e 
1,4? Fazer o mesmo 
para o axiais! 
Exercício 2: 
Qual a reação cis/trans 
entre os hidrogênios 
equatoriais-axiais nos 
cicloexanos 1,2; 1,3 e 
1,4? Fazer o mesmo 
para o axiais! 
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39 
 
E
A
A
E
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM 
CICLOEXANO 1,2-DISUBSTITUÍDO 
SUBSTITUINTES VOLUMOSOS OCUPANDO POSIÇÃO 
EQUATORIAL (MENOR TENSÃO ESTÉRICA) MAIS ESTÁVEL. 
40 
 
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40 
 
CH3
H
CH3
H
H
CH3
H
CH3
180o
1,2 - TRANS
1,2 - CIS
H
CH3
CH3
H
CH3
H
H
CH3
180o
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS) 
41 
 
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41 
 
H
H
H
H
180o
1,2 - TRANS
1,2 - CIS
H
H
H
H
180o
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES) 
42 
 
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42 
 
E
AA
E
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO 
43 
 
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43 
 
H
H
180o
1,3 - TRANS
1,3 - CIS
H
H
180o
H
H
H
H
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS) 
44 
 
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44 
 
H
H
180o
1,3 - TRANS
1,3 - CIS
H
H
180o
H
H
H
H
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES) 
45 
 
Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
Prof. Gustavo Química Orgânica Teórica 1 – QUI 02014 
45 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,4-DISUBSTITUÍDO 
E
A
1,4
E
A
46 
 
Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
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46 
 
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS) 
47 
 
Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
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47 
 
H
H
180o
1,4 - TRANS
1,4 - CIS
H
H
180o
H
H
H
H
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES) 
48 
 
Laboratório de Síntese de Moléculas Bioativas – K210 
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48 
 
Exercício: 
 
Escrever a estrutura da conformação mais 
estável e menos estável do estereoisômero do 
1-tert-butil-3-metilcicloexano!