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Análise Conformacional

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____________________________________Profa.	Dra.	Patrícia	Bulegon	Brondani	(@patyqmc)	
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Análise Conformacional 
 
Para cada ligação química existe uma resistência desta ao giro. Esta 
resistência é chamada Barreira Rotacional ou Energética. Diferentes tipos 
de ligação possuem diferentes barreiras rotacionais. 
As ligações simples tem uma liberdade para rotação e, portanto, a 
rotação destas ligações pode levar a diferentes formas de arranjo que não 
envolvem quebra de ligação. Geralmente, esses processos tem baixas 
energias associadas. Com isso, a molécula como um todo pode adotar 
diferentes formas. Claro que a geometria de cada átomo é mantida e, por 
exemplo, átomos tetraédricos continuam tetraédricos, mesmo com as 
ligações girando. 
A barreira energética que limita o giro em ligações duplas é alta e, 
por isto, os isômeros E e Z podem ser separados e isolados sem que um se 
interconverta no outro. 
Como comentado anteriormente, a barreira energética que limita o giro 
em ligações simples é baixa variando de acordo com os substituintes. Sendo 
assim, estes compostos assumem formas diferentes, que não podem ser 
isoladas como moléculas diferentes, pois o giro é livre. Por isso, em geral, 
diferentes formas podem ser interconvertidas livremente. Estas formas 
diferentes são chamadas Conformações e, moléculas do mesmo composto 
com conformações diferentes são chamadas Confôrmeros. 
Para que a interconversão seja lenta e permita que as espécies 
existam separadamente (efetivamente como compostos diferentes), a 
barreira deve ser maior que 100 kJ/mol. Ou seja, para barreiras rotacionais 
maiores que 100 kJ/mol, os compostos existem como isômeros. A barreira no 
caso de ligações duplas é 260 kJ/mol. 
Dois isômeros são duas moléculas diferentes, pois a interconversão 
necessita de quebra de ligações (uma reação é necessária!). Diz-se que os 
compostos tem configurações diferentes. Já, qualquer molécula pode 
existir em conformações diferentes, ou seja, diferirem de maneira 
temporária sendo interconvertidas sem quebra de ligações. 
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A Análise Conformacional é a análise da variação de energia que a 
molécula sofre com os grupos girando em torno de uma determinada ligação 
simples. É a análise da energia dos confôrmeros de uma determinada 
molécula. 
 
 
Como pode-se representar as diferentes formas que estas 
moléculas assumem? Pode-se representar através de fórmulas em 
perspectiva, fórmulas em cavalete ou projeções de Newman e, a partir 
dos desenhos, pode-se analisar as formas ou melhor, as conformações 
assumidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As fórmulas em perspectiva já foram abordadas no material 
“Moléculas Orgânicas: Desenho e Nomenclatura”. As fórmulas em cavaletes, 
são simplesmente uma versão sem cunhas tracejadas ou inteiras das 
fórmulas em perspectiva. 
As projeções de Newman, no entanto, são um pouco diferente. 
Podemos utilizar a molécula de etano (CH3CH3) para entendermos como 
funciona. A ligação central é uma ligação simples C-C que pode girar: 
Fórmula em Perspectiva Fórmula em Cavalete
Projeção de Newman
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 Uma projeção de Newman pode ser desenhada se o observador olhar 
na linha desta ligação, conforme pode ser verificado abaixo. 
 
 Um carbono encobre o outro. O carbono que fica na frente durante a 
observação será desenhado somente como uma forquilha de três ligações C-
H. O carbono posterior, será desenhado como um círculo com as três 
ligações C-H saindo dele. 
 
 Para o Etano, a projeção de Newman ficaria conforme figura abaixo: 
 
 
 
 
Ligação C-C, pode ser girada
H
H
H
H
H H
Visão do observador:
H
H HH
HH
Carbono frontal Carbono posterior
H
HH H
H H
Passando para a 
projeção ficaria assim:
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As conformações básicas em que os grupos podem se arranjar em 
torno de uma ligação são: Conformação Eclipsada e Conformação 
Alternada. 
Como exemplo, pode-se observar, novamente, a molécula de etano. O 
etano existe em duas formas conformacionais (ou dois confôrmeros podem 
ser desenhados para o etano através do giro da ligação central C-C). Uma 
conformação é eclipsada e a outra é alternada. A conformação eclipsada, 
contém as ligações do átomo da frente encobrindo exatamente as ligações 
do átomo que fica para trás (mais distante do observador). Desenha-se as 
ligações levemente distorcidas para que se consiga visualizar com clareza 
todos os grupos ligados. Enquanto na conformação alternada, observa-se 
alternadamente as ligações do átomo de frente e do átomo de trás. O ângulo 
entre determinados grupos, presentes em carbonos adjacentes, é chamado 
Ângulo Diedro (θ). 
 
 
 A conformação alternada é a mais estável e a molécula passa a maior 
parte do tempo nesta forma ou em forma aproximada. A conformação 
eclipsada é assumida na transição entre duas formas alternadas. 
H
HH H
H H
Conformação alternada:
ou
H
H H
H
HH
θ = 60 0
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
HH
θ = 180 0
Conformação Eclipsada:
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H Hou
θ = 0 0
θ = 120 0
* O âgulo diedro (θ) é sempre medido entre um grupo/átomo posterior e um grupo/átomo anterior.
HH
HH
HH
H H
H H
H H
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A forma eclipsada é mais energética por uma série de fatores. Primeiro 
fatores estéreos, que no caso do etano não são tão importantes, pois os 
átomos de hidrogênio são muito pequenos. Para moléculas mais 
substituídas, no entanto, as interações estéreas podem ser importantes. 
Outra razão é que os elétrons nas ligações se repelem, e esta repulsão é 
máxima na conformação eclipsada (ligações perfeitamente alinhadas, com 
OM ligantes alinhados). Na conformação alternada, não ocorre esta repulsão, 
já que as ligações (os OM ligantes) não estão alinhados. Além disso, a 
interação entre o orbital molecular 𝛔 C-H e o orbital molecular 𝛔* C-H na 
forma alternada pode estabilizar o orbital antiligante. Esta interação é correta 
somente na conformação alternada, pois os orbitais 𝛔 e 𝛔* estão exatamente 
paralelos. Cada fator contribui mais ou menos dependendo da estrutura da 
molécula em questão. 
Conforme os átomos de hidrogênio vão sendo substituídos por grupos 
alquila, a barreira rotacional aumenta. Para o propano, por exemplo, tem 
muito a ver com a repulsão eletrônica aumentada pela metila que doa 
elétrons com maior intensidade que o hidrogênio. 
 
 
 Para o butano, mais grupos alquila (metilas) estão presentes no lugar 
de átomos hidrogênios. Como esses são maiores que átomos de hidrogênio, 
o efeito estéreo começa a contribuir significativamente para a barreira 
rotacional. Além disto, nem todas as conformações eclipsadas e alternadas 
são iguais para todas as ligações. 
H
HH Me
H H
Conformação alternada:
H
H H
Me
HHMe
H
H
H
H H Me
H
H
H
HH
Conformação Eclipsada:
H
H
H
Me
HH
H
H
H
Me
H H
ou
HMe
HH
HH Me H
H H
H H
ou
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 As conformações geradas ao girar ligações C1-C2 e C3-C4 são 
idênticas as já vistas para etano e propano. Uma eclipsada e uma alternada. 
A diferença é que o grupo alquila em um dos carbonos é uma etila (no lugar 
da metila presente nas conformações da molécula de propano).