Aula de Alcanos Cicloalcanos

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•Introdução e Propriedades físicas dos alcanos e cicloalcanos 
•A nomenclatura da IUPAC 
•Ligações sigma e rotações das ligações; Análise conformacional 
•As estabilidades relativas dos cicloalcanos: tensão de anel 
•Conformações dos cicloalcanos 
•Cicloexanos substituídos: átomos de hidrogênio axiais e equatoriais 
•Cicloalcanos dissubstituídos: isomeria cis-trans 
•Síntese e reatividade dos alcanos e dos cicloalcanos 
•Energias de dissociação homolítica das ligações 
•Reações dos alcanos com os halogênios: mecanismo de reação e 
variações de energia 
•Adição de radicais aos alquenos: a adição anti-Markovnikov do 
brometo de hidrogênio 
ALCANOS E CICLOALCANOS 
Paula Bruice 2010 
Conformação de alcanos: Rotação sobre ligações carbono-carbono 
Uma ligação carbono-carbono é formada pela sobreposição de 
orbitais sp3 cilíndricos simétricos. 
 
Então a rotação sobre a ligação pode ocorrer sem alterar a 
sobreposição de orbitais!! 
Projeções de NEWMAN 
Energia potencial do ETANO em função do ângulo de rotação 
sobre a ligação carbono-carbono 
CH3 CH3 
BUTANO 
Energia potencial do BUTANO em função do ângulo de rotação 
sobre a ligação C2 – C3 
Interacoes 
gauche 
Interacoes 
gauche 
CICLOALCANOS: TENSAO DE ANEL 
a. Sobreposição de orbitais sp3 em 
ligação s normal 
b. Sobreposição de orbitais sp3 no 
ciclopropano 
1. Tensão angular é induzida em uma molécula quando os ângulos de ligação 
são diferentes do angulo tetraédrico de 109,5º 
2. Tensão torcional é causada pela repulsão entre os elétrons de ligação de um 
substituinte e os elétrons de ligação de substituinte próximo 
3. Tensão estérica é causada por átomos ou grupo de átomos muito próximos 
Conformações no CICLOEXANO 
O confôrmero ‘cadeira’ do 
cicloexano, a projeção de 
Newman do confôrmero 
cadeira e modelo indicando 
que todas as ligações são 
alternadas. 
Desenhando o cicloexano 
Calores de formação e energias totais de tensão de cicloalcanos 
As ligações que são axiais em um confôrmero cadeira, 
assumem posições equatoriais no outro confôrmero cadeira. 
projeção de Newman do 
confôrmero ‘barco’ 
Conformações no CICLOEXANO 
modelo mostrando que 
algumas ligações são eclipsadas 
 confôrmero ‘barco’ do 
cicloexano 
Conformações no CICLOEXANO 
Os confôrmeros do cicloexano e suas ENERGIAS RELATIVAS 
Interconversao de um confôrmero ‘cadeira’ em outro confôrmero 
‘cadeira’ 
Um substituinte em EQUATORIAL 
em um confôrmero ‘cadeira’ e em 
AXIAL na outra. 
O confôrmero com o substituinte 
em EQUATORIAL é mais estável! 
Um substituinte EQUATORIAL em C-1 
está em anti aos carbonos C-3 e C-5 
Um substituinte AXIAL em C-1 está 
em gauche aos carbonos C-3 e C-5 
CICLOEXANOS SUBSTITUÍDOS 
Interações DIAXIAIS 1,3 
A tensão estérica do butano 
gauche é a mesma que existe 
entre um grupo metila axial e 
um de seus hidrogênios axiais. 
O Butano tem uma interação 
gauche entre o grupo metila e 
um hidrogênio, 
O metilcicloexano tem duas. 
Conformações em CICLOEXANOS dissubstituídos 
O isômero cis tem seus substituintes do 
mesmo lado do anel 
O isômero trans tem seus substituintes 
em lados opostos do anel 
 
Isômeros geométricos ou cis-trans 
Isômeros geométricos do 1-t-butil-3-metilcicloexano 
Conformações em em anéis fundidos 
Um orbital sp3 é mais 
estável que um orbital p, 
mas não tão estável quanto 
um orbital s! 
O orbital s é adicionado a 
um dos lobos do orbital p 
é subtraído do outro lobo 
do orbital p. 
 
Um orbital s e 3 orbitais p 
se hibridizam para formar 
4 orbitais sp3. 
Reações de Alcanos 
Reações de Alcanos, P. Bruice, cap 9 
Os 4 orbitais sp3 são direcionados 
para os vértices de um tetraedro, 
levando a ângulos de 109,5º entre 
as ligações. 
A representação dos 
orbitais no METANO, 
mostra a sobreposição de 
cada orbital sp3 do 
carbono com o orbital s 
do hidrogênio. 
(os lobos pequenos dos 
orbitais sp3 não estão 
mostrados) 
Reações de Alcanos 
P. Bruice, cap 9 
Reações de Alcanos 
Combustíveis 
Fósseis 
Metano: atmosfera 
de Netuno, Urano, 
Júpiter, Saturno 
Cloração e Bromação de ALCANOS 
Mecanismo para a monocloração do metano 
iniciação 
propagação 
terminação 
1 
2 
3 
ALCANOS mono e dihalogenados 
Mecanismo para a monobromação do etano 
Fatores que determinam a distribuição dos produtos 
Estabilidades relativas de radicais alquila 
Velocidades relativas de formação de radicais alquílicos por radical cloreto em t.a. 
REATIVIDADE X SELETIVIDADE 
Velocidades relativas de formação de radicais por radical brometo a 125º. C 
Um radical brometo é menos reativo e 
mais seletivo que um radical cloreto 
Diagramas das coordenadas de reação para a 
formação de radicais alquila 1º., 2º. e 3º. 
Resultantes da abstração de átomo de H por um 
radical CLORETO. 
Os ET tem pouco caráter radicalar, já que se 
parecem mais com os reagentes 
Diagramas das coordenadas de reação para a 
formação de radicais alquila 1º., 2º. e 3º. 
resultantes da abstração de átomo de H por 
um radical BROMETO. 
Os ET tem maior caráter radicalar, já que se 
parecem mais com os produtos 
Quanto mais reativa, menos 
seletiva a espécie química 
Substituição RADICALAR de hidrogênios benzílicos e alílicos 
Produto da 
substituição benzílica 
Produto da 
substituição alílica 
Estereoquímica de reações de Substituição RADICALAR 
Reações de compostos CÍCLICOS 
A REATIVIDADE de uma substância 
depende usualmente apenas de seu 
GRUPO FUNCIONAL, 
e não de ser cíclico ou acíclico 
Reações radicalares em sistemas Biológicos 
tóxico menos tóxico 
Enzima P450 do 
fígado contém ferro-
porfirina 
Biossíntese de RNA e DNA 
Substâncias anti-radicalares 
RADICAIS LIVRES E OZÔNIO ESTRATOSFÉRICO 
Nuvens polares estratosféricas 
aumentam a taxa de destruição de 
ozônio, e são formadas sobre a 
Antártica nos meses de inverno. 
Referências Bibliográficas 
 
McMurry, J. – Química Orgânica, 8a. ed., Thomson Brooks Cole 
Publishing Company, 2007. 
Bruice, P. Y., Organic Chemistry, 5th. Ed., Pearson Prentice Hall, 
2009. 
Solomons, T. W. G. and Fryhle, C.- Organic Chemistry, 10th. Ed., 
John Wiley, 2009.