aulas 8 10 ALCANOS E CICLOALCANOS

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30/03/2017
1
1LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
1
COMPOSTOS ORGÂNICOS: 
ALCANOS E CICLOALCANOS
Prof. Antonio Luiz Braga
2LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
2
ÍNDICE
NOMENCLATURA
ANÁLISE CONFORMACIONAL 
- Alcanos símples
- Estrutura dos cicloalcanos – Tensão angular
- Análise conformacional do cicloexano
- Compostos cicloexânicos substituido:
hidrogênios axiais e equatoriais
ALCANOS e CICLOALCANOS
30/03/2017
2
3LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
3
• Todas as ligações C-C são saturadas (símples)
• Fórmula geral: CnH2n+2
• Alcanos podem apresentar ramificação
CH
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
HH
Butane, C4H10
CH
H
C C
H
H
H
C H
H
H
H
H
Isobutane, C4H10
NOMENCLATURA E GRUPO FUNCIONAL: 
ALCANOS
4LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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4
• Ache a cadeia com o maior número de átomos de 
carbono. 
• Se houver duas possibilidades de cadeia principal 
com o mesmo número de átomos de carbono, 
escolha a que conter o maior número de 
ramificações.
C
CH3
CH2
CH3
CH CH2 CH2 CH3
CH CH2 CH3
H3C
H3C
NOMENCLATURA ALCANOS: CADEIA 
PRINCIPAL
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3
5LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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5
• Comece a numeração o mais próximo da primeira 
ramificação.
• Se os dois primeiros substituintes estão 
equidistantes, procure pela próxima ramificação.
1
2
3 4 5
6 7
CHH3C
CH3
CH
CH2CH3
CH2 CH2 CH
CH3
CH3
NOMENCLATURA ALCANOS: 
NUMERAÇÃO
6LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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6
• Coloque de ordem alfabética os substituintes.
• Não considere os indicadores de quantidade (di, 
tri, etc).
NOMENCLATURA ALCANOS: NOME 
IUPAC
CHH3C
CH3
CH
CH2CH3
CH2 CH2 CH
CH3
CH3
3-etil
2,6-dimetil
1 2
3 4 5
6 7
3-etil, 2,6-dimetil
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4
7LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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7
• Escreva o prefixo do no de átomos de carbono da 
cadeia principal + terminação ano.
NOMENCLATURA ALCANOS: NOME 
IUPAC
CHH3C
CH3
CH
CH2CH3
CH2 CH2 CH
CH3
CH3
3-etil
2,6-dimetil
1 2
3 4 5
6 7
3-etil, 2,6-dimetil, heptano
8LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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8
• Verifica-se o número de carbonos que formam o 
ciclo (este dará o nome do composto)
Ciclopentano Ciclo-hexano ou
Cicloexano
NOMENCLATURA ALCANOS: 
CICLOALCANOS
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5
9LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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9
• Numera-se os substituintes de modo a obterem a 
menor numeração possível e por prioridade 
alfabética
NOMENCLATURA ALCANOS: CICLOALCANOS
1
3
2
2
3
4
5
10LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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10
• Nomeia-se os substituintes em ordem alfabética 
usando numeração
• Escreva ciclo + prefixo no átomos de C da cadeia 
principal + ano.
1
3
2
1-etil-3-metil-cicloexano
NOMENCLATURA ALCANOS: CICLOALCANOS
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11LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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-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
12LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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12
Barreira rotacional
A interconversão de duas conformações com uma barreira 
energética acima de 24 kcal/mol (100 kJ/mol) é lenta o bastante 
para que cada substância existam como moléculas diferentes. 
Nesse caso teremos configurações.
Conformações 
diferentes: barreira 
energética menor que 
100 kJ/mol.
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13LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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13
14LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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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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15LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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Conformação Eclipsada:
Repulsão entre os
orbitais ocupados
Conformação Alternada: 
Estabilização pela interação entre 
o orbital ocupado C-H e o orbital 
antiligante não ocupado sigma*
Razões mais importantes para mostrar que a conformação alternada é 
mais estável 
16LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROJEÇÃO DE NEWMAN
H
H
H
H
HH
Projeção de Newman
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17LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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17
Como realizar a Projeção de Newman
sawhorse ou cavalete
18LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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18
Exercício 2: Passar da projeção de Newman A acima para a 
forma cavalete (pau e bola)
Exercício 1: Fazer a projeção de Newman para a moléculas abaixo
A
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19LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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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 60o 60o
BA
60o
B
A
60o B
A
60o
CONFÔRMEROS
Totalmente 
eclipsada
Eclipsada
ou anticlinal
anti Alternada
gauche
Alternada
gauche
eclipsada
Móleculas acíclicas
20LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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20
ANÁLISE CONFORMACIONAL: ETANO
H
H
H
H
HH
H
H
H H
H
H
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11
21LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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21
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).
22LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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22
• Tensão torsional: resistência a rotação 
(proximidade de grupos).
• Para etano, apenas 3.0 kcal/mol
ANÁLISE CONFORMACIONAL ETANO: ENERGIA
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23LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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23
ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO
H
CH3
H
H
H H
24LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de SelênioProf. BragaIntrodução à Química Orgânica
24
ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO
H
CH3
60o
H
CH3
60o
H
CH3
60o
HCH3
60o
H
CH3
60oH
CH3
60o
CONFÔRMEROS
conformação 
eclipsada
alternada
manter
o carbono 
frontal fixo
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25LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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25
ANÁLISE CONFORMACIONAL PROPANO: ENERGIA
Aumento na tensão torsional (3,3 Kcal/mol) devido ao grupo mais 
Impedido metila (comparado com etano – 3,0 Kcal/mol).
26LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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26
Exercício: Realizar a análie conformacional 
para o Etilbenzeno e comparar com a do 
propano: use projeções de Newman !! 
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27LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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27
Análise conformacional para o Etilbenzeno
28LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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28
ANÁLISE CONFORMACIONAL: BUTANO
H
CH3
H
CH3
H H
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29LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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29
• Maior energia tem os grupos metilas eclipsados.
• Alta tensão estérica
• Ângulo entre as metilas = 0o
Totalmente eclipsada 
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (1) 
30LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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30
• 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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31LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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• Grupos metilas eclipsados com Hidrogênio
• Maior energia (tensão estérica) que a anti
• Ângulo entre as metilas = 120o
Eclipsada
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (3) 
(com menos interação estérica que a totalmente eclipsada)
32LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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32
• 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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33LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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33
ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO: ENERGIA
34LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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34
ANÁLISE CONFORMACIONAL: CICLOALCANOS
30/03/2017
18
35LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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35
• 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
36LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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36
Calor de combustão
Alcano + O2  CO2 + H2O
Long-chain
157.4 157.4
166.6 164.0
158.7 158.6158.3
per CH2
group
(kcal/mol)
30/03/2017
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37LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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37
• 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
38LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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38
Tensão torsional devido a proximidade dos hidrogênios
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOPROPANO
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20
39LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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39
• Tensão angular (90o)
• Tensão torsional aliviada devido a distorção do 
anel.
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOBUTANO
40LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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40
• Estrutura distorcida (não-planar) – 108o
• Distorção diminui a tensão angular e a tensão torsional.
=>
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM 
CICLOALCANOS: CICLOPENTANO
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41LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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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
42LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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42
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO CADEIRA
=>
30/03/2017
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43LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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43
=>
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO BOTE (Barco)
44LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
44=>
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – ENERGIAS
30/03/2017
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45LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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45
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – ENERGIAS
46LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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Desenhando um hexane em conformação cadeira
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47LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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=>
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – H Axiais e Equatoriais
48LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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48
=>
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO
cadeira cadeira
barco
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49LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS: 
CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO
Posição equatorial com menor tensão estérica: 
mais estável para substituintes volumosos.
Interação 
estérica
1,3 diaxial
é grande
axial
equatorial
50LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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50
Quanto maior o volume estérico do substituinte, maior será a 
preferência pela posição equatorial
e
a
a
a
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51LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 
DISUBSTITUÍDO
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? 
cadeira
cadeira
52LabSelen : Laboratório de Síntesede Substâncias Quirais de Selênio
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52
E
A
A
E
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM 
CICLOEXANO 1,2-DISUBSTITUÍDO
SUBSTITUINTES VOLUMOSOS OCUPANDO POSIÇÃO EQUATORIAL 
(MENOR TENSÃO ESTÉRICA) MAIS ESTÁVEL.
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53LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)
54LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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54
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)
30/03/2017
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55LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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55
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO
56LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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56
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)
30/03/2017
29
57LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
57
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)
58LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
Prof. BragaIntrodução à Química Orgânica
58
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,4-DISUBSTITUÍDO
30/03/2017
30
59LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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59
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4-
DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)
60LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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60
ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4-
DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)
30/03/2017
31
61LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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Exercício:
Escrever a estrutura da conformação mais 
estável do estereoisômero menos estável 
do 1-tert-butil-3-metilcicloexano! (cis ou 
trans?)
*
62LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio
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62
1-tert-butil-3-metilcicloexano
CIS
TRANS