Orgânica 1 parte 4 Análise conformacional, reatividade, IDH

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Análise Conformacional de alcanos e cicloalcanos 
 
Ligação sigma e rotação de ligação 
 
Dois grupos ligados apenas por uma ligação simples podem sofrer rotação em torno 
daquela ligação, um em relação ao outro. 
 As formas moleculares temporárias que resultam de tal rotação são chamadas 
conformações da molécula. 
 Cada estrutura possível é chamada confôrmero. 
 Uma análise das alterações de energia que ocorrem quando uma molécula sofre 
rotações em ligações simples é chamada de análise conformacional. 
 
Projeções de Newman e como representá-las 
 
 Quando fazemos uma análise conformacional, vamos descobrir que certos tipos 
de fórmulas estruturais são especialmente convenientes de se usar. Um desses tipos é 
chamado projeção Newman e outro tipo é uma fórmula de cavalete. Fórmulas cavalete 
são muito parecidas com fórmulas tridimensionais de traços. Em análises de 
conformação, vamos fazer uso substancial de projeções Newman. 
 
 
Para escrever uma fórmula de projeção Newman: 
Nós nos imaginamos vendo um átomo (geralmente um carbono) diretamente ao longo 
de um eixo de ligação específico ao átomo seguinte (também geralmente um átomo de 
carbono). 
O carbono da frente e suas ligações são representados como 
O carbono de trás e suas ligações são representados como 
 
 
Nas figuras a e b acima mostramos os modelos e as projeções de Newman para a 
conformação alternada do etano. A conformação alternada de uma molécula é a 
conformação em que o ângulo diedro entre as ligações em cada uma das ligações 
carbono-carbono é de 180° e em que os átomos ou grupos ligados aos carbonos em cada 
extremidade de uma ligação carbono-carbono são tão afastados quanto possíveis. O 
ângulo diedro de 180° na conformação alternada do etano é indicado na figura. A 
conformação eclipsada do etano é mostrada abaixo, usando modelos e projeção 
Newman. Em uma conformação eclipsada os átomos ligados aos carbonos em cada 
extremidade de uma ligação carbono-carbono são diretamente opostos um ao outro. O 
ângulo diedro entre elas é 0
o
. 
 
 
Como fazer uma análise conformacional 
 Consideremos uma análise conformacional do etano. Claramente, pequenas e 
infinitas mudanças no ângulo diedro entre ligações C−H em cada extremidade do etano 
poderia levar a um número infinito de conformações, incluindo, naturalmente, as 
conformações alternada e eclipsada. Estas conformações diferentes não são todas iguais 
em estabilidade, e sabe-se que a conformação de etano alternada é a conformação mais 
estável (isto é, é a conformação de menor energia potencial). 
A maior estabilidade da conformação alternada do etano comparando com a eclipsada é 
principalmente devido à sobreposição favorável entre orbitais sigma () ligantes da 
ligação C−H em um carbono e orbitais antiligantes não preenchidos (*) no átomo de 
carbono adjacente. Na conformação alternada do etano, elétrons de uma determinada 
ligação C−H em um átomo de carbono pode ser partilhada com um orbital *S não 
preenchido no átomo de carbono adjacente. Este fenômeno de deslocalização de 
elétrons (via sobreposição de orbital) a partir de uma ligação preenchida para um orbital 
adjacente não preenchido é chamado hiperconjugação. 
A diferença de energia entre as conformações de etano pode ser representada 
graficamente num diagrama de energia potencial, como mostrado na figura. No etano a 
diferença de energia entre as conformações alternada e eclipsada é pequena e é de cerca 
de 12 kJ/mol. Esta pequena barreira de rotação é chamada barreira de torção da ligação 
simples. Num momento qualquer, a maioria das moléculas de etano terá energia 
suficiente para passar de uma conformação alternada para outra. 
 
 Se considerarmos uma única molécula de etano, podemos dizer que esta vai 
passar a maior parte de seu tempo na conformação de mais baixa de energia, alternada, 
ou em uma conformação muito perto de ser alternada. Muitas vezes a cada segundo, no 
entanto, esta irá adquirir energia suficiente através de colisões com outras moléculas de 
ultrapassar a barreira de torção e vai girar passando por uma conformação eclipsada. Se 
falarmos em termos de um grande número de moléculas de etano (a situação mais 
realista), podemos dizer que em qualquer dado momento a maioria das moléculas 
estarão em conformações alternadas ou quase alternadas. 
 
Análise conformacional do butano 
 
Se considerarmos a rotação em torno da ligação C2−C3 do butano, descobrimos que há 
seis conformações importantes, mostradas como I-VI abaixo. 
 
 
 
 A conformação anti (I) não tem a tensão torsional de impedimento estérico, pois 
os grupos são alternados e os grupos metila estão distantes um do outro. A conformação 
anti é a mais estável. Os grupos metila nas conformações gauche III e V estão perto o 
suficiente um do outro de modo que as forças de dispersão entre eles são repulsivas; as 
nuvens de elétrons dos dois grupos estão tão próximas que elas se repelem. Essa 
repulsão faz com que as conformações gauche tenham aproximadamente 3,8 kJ/mol 
mais energia do que a conformação anti. 
As conformações eclipsadas (II, IV, e VI) representam valores máximos energia no 
diagrama de energia potencial (Fig. 4.8). As conformações eclipsadas II e VI têm forças 
de dispersão repulsiva decorrentes dos grupos metil e átomos de hidrogênio eclipsados. 
A conformação eclipsada IV tem a maior energia de todas devido às grandes forças de 
dispersão repulsivas entre os grupos metilo eclipsados, em comparação com II e VI. 
Embora as barreiras para a rotação de uma molécula de butano são maiores que na 
molécula de etano, elas ainda são muito pequenas para permitir o isolamento das 
conformações gauche e anti em temperaturas normais. Apenas em temperaturas 
extremamente baixas que as moléculas têm energias suficientes para superar essas 
barreiras. 
 
 
 
 
 
Estabilidade relativa de cicloalcanos: Tensão de anel 
 
Cicloalcanos não têm todos a mesma estabilidade relativa. Experiências mostram que o 
cicloexano é cicloalcano mais estável e que, em comparação, ciclopropano e 
ciclobutano são muito menos estável. Esta diferença de estabilidade relativa é devido à 
tensão do anel, que compreende tensão angular e tensão torcional. 
 Tensão angular é o resultado do desvio do ângulo ideal de ligação causada por 
restrições estruturais (tais como o tamanho do anel). 
 A tensão torcional é o resultado das forças de dispersão que não podem ser 
aliviadas, devido à mobilidade conformacional restringida. 
 
Ciclopropano 
 
Os átomos de carbono de alcanos são hibridados sp
3
. O ângulo normal de ligação 
tetraédrica de um átomo hibridado sp
3 
é 109,5°. No ciclopropano (uma molécula com a 
forma de um triângulo normal), os ângulos internos devem ser de 60° e, por 
conseguinte, eles devem afastar-se deste valor ideal por uma quantidade muito grande: 
49,5°: 
 
 
A tensão angular existe em um anel de ciclopropano, porque os orbitais sp
3
 dos átomos 
de carbono não podem sobrepor-se de forma tão eficaz como o fazem em alcanos (onde 
a sobreposição perfeita é possível). As ligações carbono-carbono do ciclopropano são 
frequentemente descritas como sendo "dobradas." A sobreposição orbital é menos 
eficaz. (Os orbitais utilizados para estas ligações não são puramente sp
3
; eles contêm 
mais caracteres p.) As ligações carbono-carbono do ciclopropano são mais fracas, e 
como resultado, a molécula tem uma maior energia potencial. Enquanto a tensão 
angular é responsável pela maior parte da tensão de anel no ciclopropano, esta não leva 
em conta tudo. Uma vez que o anel é (por necessidade) planar, as ligações C−H do anelsão todas eclipsadas, e a molécula tem a tensão torsional de forças de dispersão 
repulsivas. 
 
Ciclobutano 
O ciclobutano também tem considerável tensão angular. Os ângulos internos são de 88° 
− uma diferença de mais de 21° do ângulo de ligação tetraédrico normal. O anel 
ciclobutano não é planar, mas está ligeiramente "dobrado". Se o anel ciclobutano fosse 
plano, a tensão angular seria um pouco menor (os ângulos internos seriam de 90° ao 
invés de 88°), mas a tensão torcional seria consideravelmente maior, porque todas as 
oito ligações C−H seriam eclipsadas. Ao dobrar ligeiramente, o anel ciclobutano alivia 
mais de sua tensão de torção do que ganha no ligeiro aumento da sua tensão angular. 
 
Ciclopentano 
Os ângulos internos de um pentágono regular são 108°, um valor muito próximo dos 
ângulos de ligação tetraédricos normais de 109,5°. Portanto, se as moléculas do 
ciclopentano forem planas, elas teriam muito pouca tensão angular. A planaridade no 
entanto, iria introduzir a uma tensão torcional considerável porque todas as 10 ligações 
C−H seriam eclipsadas. Por conseguinte, como o ciclobutano, o ciclopentano assume 
uma conformação ligeiramente curva em que um ou dois dos átomos do anel estão fora 
do plano dos outros. Isto alivia alguma tensão torcional. A torção ligeira de ligações 
carbono-carbono pode ocorrer com pouca mudança na energia e faz com que os átomos 
de fora do plano movam-se para o plano fazendo os outros se moverem para fora. Por 
conseguinte, a molécula é flexível e transforma-se rapidamente a partir de uma 
conformação para outra. Com pouca tensão de torção e tensão angular, o ciclopentano é 
quase tão estável como o cicloexano. 
 
 
Conformações do cicloexano: cadeira e bote 
O cicloexano é mais estável do que os outros cicloalcanos que discutimos, e tem várias 
conformações, que são importantes para considerarmos. A conformação mais estável do 
cicloexano é a conformação cadeira. Não tensão angular ou torsional na forma cadeira 
do cicloexano. Em uma conformação cadeira, todos os ângulos de ligação carbono-
carbono estão em 109,5°, e são livres de tensão angular. A conformação cadeira é 
também livre da tensão torsional. 
Quando vistas ao longo de qualquer ligação carbono-carbono, as ligações são 
perfeitamente escalonadas. Além disso, os átomos de hidrogênio em extremidades 
opostas do anel cicloexano são maximamente separados. 
 
 
 
 Através de rotações parciais sobre as ligações carbono-carbono simples do anel, 
a conformação cadeira pode assumir outra forma chamada barco. A conformação barco 
não tem nenhuma tensão angular, mas tem tensão torsional. 
 
Quando um modelo da conformação bote é visto abaixo dos eixos da ligação carbono-
carbono, a ligação C−H com esses átomos de carbono são eclipsadas, causando tensão 
torcional. Além disso, dois dos átomos de hidrogénio em C1 e C4 estão suficientemente 
perto um ao outro para causar uma repulsão de van der Waals. Este último efeito possui 
 
 
 Este último efeito foi chamado de interação "mastro" da conformação barco. A 
tensão torcional e as interações mastro podem fazer a conformação bote ter 
consideravelmente mais energia do que a conformação cadeira. Embora seja mais 
estável, a conformação cadeira é muito mais rígida do que a conformação barco. A 
conformação barco é bastante flexível. Flexionando para uma nova forma – a 
conformação torcida, o bote pode aliviar alguma de sua tensão torsional e, ao mesmo 
tempo, reduzir as interações mastro. 
 
 
 
A estabilidade obtida pela flexão é insuficiente, no entanto, para fazer a conformação 
torcida do cicloexano ser mais estável do que a conformação cadeira. A conformação 
cadeira é estimada em menos energia do que a conformação bote torcido em cerca de 23 
kJ/mol. As barreiras de energia entre as conformações cadeira, bote e bote torcido do 
cicloexano são baixas o suficiente para fazer a separação das conformações impossível à 
temperatura ambiente. À temperatura ambiente as energias térmicas das moléculas são 
grandes o suficiente para causar aproximadamente 1 milhão de interconversões 
ocorrerem a cada segundo. Devido à maior estabilidade da cadeira, mais de 99% das 
moléculas são estimadas estar numa conformação cadeira em qualquer dado momento. 
 
 
Cicloexanos substituídos: Hidrogênios axiais e equatoriais 
 
O anel de seis membros é o anel mais comum encontrado entre moléculas orgânicas na 
natureza. Por esta razão, vamos dar-lhe uma atenção especial. Nós já visto que a 
conformação em cadeira do cicloexano é a mais estável e que é a conformação 
predominante das moléculas em uma amostra de cicloexano. A conformação em cadeira 
de um anel cicloexano tem duas orientações distintas para as ligações que se projetam a 
partir do anel. Estas posições são chamadas axial e equatorial. 
 
 
 
As ligações axiais do cicloexano são aquelas que são perpendiculares à média plano do 
anel. Existem três ligações axiais em cada face do anel do cicloexano, e sua orientação 
(para cima ou para baixo) alterna de um átomo de carbono para outro. As ligações 
equatoriais do cicloexano são aquelas que se estendem a partir do perímetro do anel. A 
ligação equatorial se alterna para cima e baixo em sua orientação de um átomo de 
carbono para outro. Quando um anel cicloexano sofre uma mudança conformacional 
cadeira-cadeira (um flip do anel), todas as ligações que estavam axiais se tornam 
equatoriais e todas as ligações que estavam equatoriais se tornam axiais. 
 
 
Como representar estruturas conformacionais cadeira 
Um conjunto de orientações irá ajudá-lo a desenhar estruturas conformacionais cadeira 
que são claras e que têm ligações axiais e equatoriais inequívocas. Conjuntos de linhas 
paralelas definem os lados opostos da cadeira. Note, também, que as ligações 
equatoriais são paralelas às ligações do anel que estão a uma ligação de distância deles 
em qualquer direção. Quando você desenhar estruturas de conformação cadeira, tente 
fazer ligações correspondentes paralelas em seus desenhos. Quando uma fórmula 
cadeira é desenhada, as ligações axiais são todas para cima ou para baixo, em uma 
orientação vertical. Quando um vértice de ligações no anel aponta para cima, a ligação 
axial nessa posição também é para cima, e a ligação equatorial no mesmo carbono é 
ligeiramente inclinada para baixo. Quando um vértice de ligações do anel aponta para 
baixo, a ligação axial nessa posição também é para baixo, e a ligação equatorial é 
inclinada ligeiramente para cima. 
 
 
 
Agora, tente desenhar algumas estruturas conformacionais cadeira, que incluem as 
ligações axiais e equatoriais. Em seguida, compare os seus desenhos com os do livro e 
você verá que com um pouco de prática sua estrutura conformacional cadeira pode ser 
perfeita. 
 
 
Análise conformacional do metilcicloexano 
 
Agora, vamos considerar o metilciclohexano. O metilciclohexano tem duas 
conformações cadeira possíveis, e estas são interconvertíveis através das rotações de 
ligação que constituem um flip do anel. Em uma conformação o grupo metila (com 
hidrogênios vermelhos) ocupa uma posição axial, e na outra um grupo metila ocupa 
uma posição equatorial. A conformação mais estável de um anel cicloexano 
monosubstituído (um anel cicloexano, onde um átomo de carbono possui um grupo 
diferente de hidrogênio) é a conformação em que o substituinte é equatorial. Estudos 
indicam que a conformação com o grupo metila equatorial é mais estável do que a 
conformação com o grupo metila axial por cerca de 7,6 kJ/mol. Assim, na mistura em 
equilíbrio, a conformação com o grupo metila na posição equatorial é a predominante, 
constituindocerca de 95% da mistura em equilíbrio. A maior estabilidade do 
metilcicloexano com um grupo metila equatorial pode ser entendida por meio de uma 
inspeção das duas formas em que são mostradas na figura. 
 
 
 
 
Estudos feitos com os modelos nas duas conformações mostram que, quando o grupo 
metila é axial, fica tão perto dos dois hidrogênios axiais no mesmo lado do anel (ligado 
aos átomos C3 e C5 átomos) que as forças de dispersão de entre eles são repulsivas. Este 
tipo de repulsão estérica surge a partir da interação entre um grupo axial no carbono 1 e 
um átomo de hidrogênio axial no carbono 3 (ou 5) e é chamada interação 1,3-diaxial. 
Estudos com outros substituintes mostram que ocorre geralmente menos repulsão 
quando qualquer grupo maior do que o hidrogênio é equatorial ao invés de axial. A 
tensão causada por uma interação 1,3-diaxial no metilcicloexano é igual à tensão 
causada pela proximidade dos átomos de hidrogênio de grupos metil na forma gauche 
do butano. Lembre-se que a interação butano gauche (chamada por conveniência 
interação gauche) faz a butano gauche ser menos estável do que butano anti em 3,8 
kJ/mol. As seguintes projeções de Newman irão lhe ajudar a ver que as duas interações 
estéricas são as mesmas. Na segunda projeção vemos o metilciclohexano axial ao longo 
da ligação C1–C2 e vemos que o que chamamos de interação 1,3-diaxial é simplesmente 
uma interação gauche entre o átomo de hidrogênio do grupo metila e o átomo de 
hidrogénio em C3: 
 
 
A visualização do metilciclohexano ao longo da ligação C1–C6 mostra que existe uma 
segunda interação gauche idêntica entre os átomos de hidrogênio do grupo metila e o 
átomo de hidrogênio em C5. O grupo metila do metilciclohexano axial, portanto, tem 
duas interações gauche e, consequentemente, tem 7,6 kJ/mol? de tensão. O grupo metila 
do metilcicloexano equatorial não têm uma interação gauche porque é anti a C3 e C5. 
 
 
 
Interações 1,3-diaxiais do grupo terc-butila 
Nos derivados do cicloexano com substituintes alquila de maior dimensão, a tensão 
causada por interações 1,3-diaxiais é ainda mais pronunciada. A conformação do terc-
butilcicloexano com grupo terc-butil equatorial é estimada como sendo cerca de 21 
kJ/mol mais estável que a forma axial. Esta grande diferença de energia entre as duas 
conformações significa que, à temperatura ambiente, 99,99% das moléculas de terc-
butilcicloexano têm o grupo terc-butila na posição equatorial. (A molécula não é 
conformacionalmente "travada", no entanto; pode ainda inverter a partir de uma 
conformação cadeira para outra). 
 
 
Cicloalcanos dissubstituídos: Isomerismo cis-trans 
A presença de dois substituintes em átomos de carbono diferentes de um cicloalcano 
permite a possibilidade de isomeria geométrica semelhante ao tipo que vimos em 
alcenos. Estes isômeros cis-trans também são estereoisômeros, porque eles diferem uns 
dos outros apenas no arranjo dos seus átomos no espaço. Considere 1,2-
dimetilciclopropano como um exemplo. 
 
 
A planaridade do anel ciclopropano faz com que a isomeria cis-trans seja óbvia. Na 
primeira estrutura os grupos metila estão no mesmo lado do anel; portanto, eles são cis. 
Na segunda estrutura, estão em lados opostos do anel; eles são trans. Isômeros cis e 
trans, como estes não podem ser interconvertidos sem quebrar ligações no carbono. Eles 
têm diferentes propriedades físicas (ponto de ebulição, pontos de fusão). Como 
resultado, eles podem ser separados, colocados em frascos separados, e mantidos 
indefinidamente. 
 
 
Cicloalcanos dissubstituídos: Isomerismo cis-trans 
Cicloexanos trans-1,4-dissubstituídos: Se considerarmos dimetilcicloexanos, as 
estruturas são um pouco mais complexas, porque o anel cicloexano não é plano. 
Começando com o ácido trans-1,4-dimetilcicloexano, porque é mais fácil visualizar, 
descobrimos que há duas conformações cadeira possíveis cadeira. Em uma conformação 
ambos os grupos metila são axial; na outra ambos são equatoriais. A conformação 
diequatorial é, como seria de se esperar, a conformação mais estável, e representa a 
estrutura de pelo menos 99% das moléculas em equilíbrio. Que a forma diaxial do trans-
1,4-dimetilcicloexano é um isômero trans é fácil de ver; os dois grupos metila estão 
claramente em lados opostos do anel. A relação trans dos grupos metila, sob a forma 
diequatorial entretanto, não é tão óbvia. 
 
 
 
 
Como sabemos que dois grupos são cis ou trans? Uma forma geral para reconhecer um 
cicloexano trans-dissubstituído é notar que um grupo está ligado pela ligação superior 
(de dois de seus carbonos) e um pela ligação inferior: 
 
 
Num cicloexano 1,4-dissubstituído cis ambos os grupos estão ligados por uma ligação 
superior ou tanto por uma ligação inferior. Por exemplo 
 
 
 
Cicloexanos cis-1,4-dissubstituídos existem em duas conformações cadeira 
equivalentes. Num cicloexano 1,4-dissubstituído cis, um grupo é axial e o outro é 
equatorial em ambas as conformações cadeira possíveis. 
 
 
 
As duas conformações de ciclo-hexanos cis-1,4-dissubstituídos não são equivalentes se 
um grupo é maior do que outro. Considere cis-1-terc-butil-4-metilciclo-hexano: 
 
 
 
Aqui, a conformação mais estável é aquela com o grupo equatorial maior. Este é um 
princípio geral: Quando um grupo substituinte do anel é maior do que o outro e não 
podem ser ambos equatoriais, a conformação com o grupo maior equatorial será mais 
estável. 
 
Cicloexanos trans-1,3-dissubstituídos: trans-1,3-dimetilcloexano é como o cis-1,4, de 
forma que cada conformação tem um grupo metila na posição axial e um grupo metila 
na posição equatorial. As duas conformações seguintes são de igual energia e são 
igualmente preenchidas no equilíbrio: 
 
 
A situação é diferente no trans-1-terc-butil-3-metilciclohexano (mostrado abaixo) 
porque os dois substituintes do anel não são os mesmos. Mais uma vez, descobrimos 
que a energia de mais baixa conformação é aquela com o maior grupo equatorial. 
 
 
Cicloexanos cis-1,3-dissubstituídos: cis-1,3-dimetilcloexano tem uma conformação na 
qual ambos os grupos metila são equatoriais e um no qual ambos os grupos metila são 
axiais. Como seria de esperar, a conformação com os dois grupos metila equatoriais é a 
mais estável. 
 
Cicloexanos trans-1,2-dissubstituídos: trans-1,2-dimetilcloexano tem uma 
conformação na qual ambos os grupos metil são equatoriais e uma na qual ambos 
grupos meil são axiais. Como poderíamos esperar, a conformação com ambos grupos 
metil equatoriais é mais estável. 
 
 
 
Cicloexanos cis-1,2-dissubstituídos: cis-1,2-dimetilcloexano tem um grupo metil que é 
axial e um grupo metil que é equatorial em cada uma das conformações cadeira, assim 
essas duas conformações são de igual estabilidade. 
 
 
 
 
Reatividade Química de Alcanos 
 
Alcanos, como uma classe, são caracterizados por uma inércia geral para muitos 
reagentes químicos. Ligações carbono-carbono e carbono-hidrogênio são muito fortes; 
eles não quebram, a menos que alcanos sejam aquecidos a temperaturas muito elevadas. 
Como os átomos de carbono e hidrogênio têm quase a mesma eletronegatividade, as 
ligações carbono-hidrogênio de alcanos são apenas ligeiramente polarizadas. Como 
consequência, eles são geralmente não afetados pela maioria bases. Moléculas de 
alcanos não têm elétrons não compartilhados para oferecer como locais para o ataque 
por ácidos. Esta baixa reatividade de alcanos explica o fato de que alcanos foram 
originalmente chamados de parafinas (parum affinis, do latim: pouca afinidade). O 
termo parafina, no entanto, não era provavelmenteapropriado. Nós todos sabemos que 
os alcanos reagem vigorosamente com oxigênio quando uma mistura apropriada é 
inflamada. Esta combustão ocorre, por exemplo, nos cilindros de automóveis, em 
fornos, e, mais suavemente, com velas de parafina. Quando aquecidos, alcanos também 
reagem com o cloro e bromo, e eles reagem explosivamente com flúor. 
 
Hidrogenação de alcanos e cicloalcanos 
Alcenos e alcinos reagem com hidrogênio na presença de catalisadores metálicos como 
o níquel, paládio e platina para produzir alcanos. A reação geral é aquela em que os 
átomos de hidrogênio da molécula se adicionam a cada átomo da ligação dupla ou tripla 
carbono-carbono do alceno ou alcino. Isto converte o alceno ou alcino de um alcano: 
 
 
 
A reação é geralmente feita dissolvendo o alceno ou alcino num solvente tal como 
álcool etílico (C2H5OH), adicionando o catalisador de metal, e, em seguida, expondo a 
mistura a gás de hidrogênio sob pressão num aparelho especial. Um equivalente molar 
de hidrogênio é requerido para reduzir um alceno a um alcano. Dois equivalentes 
molares são necessários para reduzir um alcino. 
 
 
 
 
 
Índice de Deficiência de Hidrogênios 
 
Um químico trabalhando com um composto desconhecido pode obter informações 
consideráveis sobre a sua estrutura de fórmula molecular do composto e o seu índice de 
deficiência de hidrogênio (IDH). O índice de deficiência de hidrogénio é definido como 
a diferença no número de pares de átomos de hidrogênio entre o composto em estudo e 
um alcano acíclico alcano tendo o mesmo número de carbonos. Hidrocarbonetos 
acíclicos saturados têm a fórmula molecular geral CnH2n + 2. Cada dupla ligação ou anel 
reduz o número de átomos de hidrogênio por dois em comparação com a fórmula para 
um composto saturado. Assim, cada anel ou ligação dupla fornece uma unidade de 
deficiência de hidrogênio. Por exemplo, 1-hexeno e cicloexano têm a mesma fórmula 
molecular (C6H12) e eles são isômeros constitucionais. 
 
 
 
Tanto o 1-hexeno como cicloexano (C6H12) tem um índice de deficiência de hidrogênio 
igual a 1 (ou seja, um par de átomos de hidrogênio), porque o alcano aciclico 
correspondente é o hexano (C6H14). 
 
 C6H14 = fórmula do alcano correspondente 
 C6H12 = fórmula do composto (1-hexeno ou cicloexano) 
 H2 = diferença = 1 par de átomos de hidrogênio 
Índice de deficiência de hidrogênio = 1 
 
 
Os alcinos e dienos (alcenos com duas ligações duplas) têm fórmula geral CnH2n-2. 
Alceninos (eno-inos; hidrocarbonetos com uma ligação dupla e uma ligação tripla) e 
trienos (alcenos com três ligações duplas) têm a fórmula geral CnH2n-4, e assim por 
diante. 
 
 
 
O índice de deficiência de hidrogênio é facilmente determinadao por comparação da 
fórmula molecular de um determinado composto com a fórmula do seu produto de 
hidrogenação. Cada ligação dupla consome um equivalente molar de hidrogênio e conta 
para uma unidade de deficiência de hidrogênio. Cada ligação tripla consome dois 
equivalentes molares de hidrogênio e conta para duas unidades de deficiência de 
hidrogênio. 
Anéis não são afetados por hidrogenação, mas cada anel ainda conta para uma unidade 
de deficiência de hidrogênio. 
A hidrogenação, portanto, permite-nos distinguir entre anéis e ligações duplas ou 
triplas. Considere novamente dois compostos com a fórmula molecular C6H12: 1-hexeno 
e cicloexano. 1-hexeno reage com um equivalente molar de hidrogênio para se obter 
hexano; sob as mesmas condições cicloexano não reage: 
 
 
Ou considere um outro exemplo. Cicloexeno e 1,3- hexadieno tem a mesma fórmula 
molecular (C6H10). Ambos os compostos reagem com o hidrogênio na presença de um 
catalisador, mas cicloexeno, porque tem um anel e apenas uma ligação dupla, reage 
apenas com um mol equivalente. 1,3-hexadieno adiciona dois equivalentes molares: