Conformações dos alcanos

1 Conformações do s alcanos: Rotação de ligaçõ es sigma C - C. Definições: Conformações: diferentes arranjos espaciais dos átom os devido as rotações de grupos em torno de ligações simples. Isômeros confor maciona is (ou confôrmeros): moléculas que diferem entre si apenas p ela rotação em torno de ligações simples. Análise conformacional: análise das mudanças energéticas que a molécula sofre a medida que os grupos giram em torno de ligações simples. Tensão torsional: é a repulsão sentida pelos elétrons ligantes de um substituinte quando estes passam perto dos elétrons de outro substituinte. Tensão estéri ca: é a tensão sen tida em uma molécula quando os átomos ou grupos estão muito próximos, resultando em uma repulsão entre as nuvens eletrônicas dos grup os ou átomos. Análise conformacional do etano: Quando a r otação ocorre em torno da ligação C -C, um número infinito de conformações será possível, porém t emos duas extremas- uma conformação altern ada (ou em oposição) e uma conformação eclipsada . Para esta análise normalmente recorremos a projeções em perspectiva, proje ções cavalete e de Newman que nos possibilita escrever em ter d imensões (no papel) as substâncias tridimensionais. C C H H H H H H eclips ed rotati on stagger ed C C H H H H H H Conformação alternada Conformação eclipsada Fórmula em perspectiva H H H H H H H H H H H H 2 Quando as ligações estão mu ito próximas uma da outra em uma conformação, os elétrons em uma ligação C-H repelem os elétrons de uma outra ligação C-H. Sendo assim a conformação alternada é a con formação mais estável do et ano, pois a ligações estão mais distantes possível u ma das outras e consequentemente a conformação eclipsada é a conformação me nos es tável. A energia extra da conformação eclipsada é chamada de tensão tor sional . Representando esta situação no gráfico de e nergia potencial da molécula em função da rotação, temos: Análise conformacional do butano: Analisando as conformações resultantes da r otação da ligação C2 -C3 pode-se observar que nem todas alternadas e nem todas eclipsadas possuem a mesma ener gia como visto para o etano. H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H Projeção cavalete H H H H H H H H H H H Projeção de Newman H H H H H H H H H H H H 3 H H CH 3 CH 3 H H H CH 3 H CH 3 H H H H CH 3 CH 3 H H CH 3 H H CH 3 H H H 3 C H H CH 3 H H H H 3 C H CH 3 H H H H 3 C H CH 3 H H A B C D E F A O arranjo de menor energia é aquele no qual os dois grupos metilas (volumosos) estão o mais distantes possível (180º u m do outro), chamada de conformação anti (D). As outras du as conformações alternadas (B e F) observadas n esta análise são chamadas de conformações ga uche (ou vici). A conformação gauche possui 3,8 k J/mol (0,9 kcal/mol) maior energia que a anti , mesmo não h avendo interações eclipsadas. Est a diferença de energia ocorre porque os hidrogênios dos grupos metila estão muito p róximos um d o outro, chamada de tensão estérica ou impedimento estérico . ( anti é o tremo grego para \u201coposto de\u201d; gauche é o termo francês para \u201cesquerda\u201d). Os confôr meros eclipsados também possuem ener gias diferentes. Todos p ossuem tanto ten são torsional quanto estérica. O confôrmero A é o menos estável de todos, pois possui os dois metilas mais próximos. 4 As Estabilidades Relativas dos Cicloalcanos: tensão no anel Nem todos os cicloalcanos têm a mesma estabilidade relativa . Pelos dados de combustão é p ossível observar que o cicloexano é o cicloalcano mais estável e os ciclopropano e ciclobutano os menos estáveis. As in stabilidade destes d ois cicloalcanos é conseqüente de suas estruturas cíclicas e por isso diz-se que possuem tensão do anel. A Origem da Tensão do anel: Tensão Angular e Tensão de Torsão: The g eneral reaction for th e com busti on of a cy cloalk ane i s: (CH 2 ) n + 1.5n O 2 nC O 2 + nH 2 O + he at 5 Tensão angular (ou tensão de Baey er): é a tensão induzida em uma molécula quando os ângulos de ligação são diferentes do ângulo de ligação tetraédrico ideal de 109,5º . \uf0de Ciclopropano: A sob reposição de orbitais for a do eixo de ligação leva a uma ligação curva. Com o objetivo de minimizar a tensão angular os Cs assumem cará ter p nos orbitais q ue formam o anel e maior caráter s nas ligações externas C-H. O ângulo H-C-H observado é de 114º. No ciclopropano além da tensão angular, todos os 6 hidrogên ios estão eclipsados resultando em uma grande tensão torsional. \uf0de Ciclobutano: O anel de ciclobutano não é plano, sua conformação é \u201c dobrada \u201d, com Os ângulos internos d e 88º (um desvio considerado do ângulo ideal) . Sua conformação no p lano reduziria sua tensão angular, p orém a tensão de torsão seria con sideravelmente maior, pois as oito ligações C-H es tariam eclipsadas. Na forma \u201c dobrada \u201d o anel reduz a tensão de torsional, pois os hidrogênios assumem uma conformação \u201cinclinada\u201d . 6 \uf0de Ciclopentano: Se o ciclop entano fosse planar o ângulo interno de 108º muito p roximo de 109,5 º - livre d e tensãoangular, porem todos os hidrogênios estariam eclipsados.Consequentemente o ciclopentano, como o cilobutano, assume uma conformação \u201cdobrada\u201d chamada de conformação envelope. Nesta conformação as tensoes torsional e angu lar são pequenas sendo o ciclopentano quase tão estavelque o cicloexano. \uf0de Cicloexano: As conformações do cicloexano. Qual seria a mais estável? H H H H H H H H H H H H H H H 7 8 A análise conformacional do cicloexano: 9 Cicloexanos substituídos:

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