análisis conformacional de hidrocarburos

1. ANÁLISIS
CONFORMACIONAL DE
HIDROCARBUROS
Química Orgánica
Ing. Biomédica
Dr. Mauro Sánchez

2. Cuando las moléculas se estudian desde una forma tridimensional,
encontramos, entre otros, los isómeros conformacionales. Este tipo de
isómeros tienen el mismo esqueleto pero difieren en cuanto a la posición
relativa de ciertos átomos en el espacio tridimensional. En los isómeros
conformacionales, estas diferencias se eliminan por rotación en torno a uno
o más enlaces ? , es decir, luego de un giro en al menos un enlace ? , la
disposición de los átomos se hace idéntica. Este proceso, que se conoce
como análisis conformacional, describe los aspectos energéticos de esta
clase de interconversión relacionando las posiciones atómicas relativas
durante la rotación con los cambios de energía potencial.
ANALISIS CONFORMACIONAL

3. 3
CONFORMACIONES
El enlace C-C simple tiene
libertad de giro a lo largo de su
eje. Eso provoca diferentes
conformaciones en la molécula
del alcano
Conformación Vista lateral Vista frontal
Alternada
Eclipsada
Nota: No se
consideran
isómeros,
porque a
temperatura
ambiente se
interconvierten
con mucha
facilidad y
presentan
iguales
propiedades
físicas y
químicas
1.- ANÁLISIS CONFORMACIONAL DEL ETANO

4. Confórmeros: es el nombre que reciben las diferentes posiciones
que puede asumir una molécula como resultado de girar sobre un
enlace simple C-C.
Aunque existen muchas conformaciones o confórmeros posibles
para una molécula, ésta pasará la mayor parte del tiempo en su
conformación MAS ESTABLE (menos energética).
La conformación mas estable para cualquier molécula es aquella en
la cual las repulsiones entre las nubes electrónicas de los orbitales
en carbonos adyacentes son mínimas.

5. Representación Alternadas Eclipsadas Alternadas
Líneas y cuñas
Caballete
Newman
Se pueden usar diferentes tipos de fórmulas para representar los confórmeros
Nota: los subíndices de los hidrógenos están para distinguir entre los diferentes átomos.

6. Como dibujar proyecciones de Newman
1. El círculo representa el carbono que
está más lejos del observador (atrás)
ETANO

7. 2. Se dibujan las líneas que representan los
enlaces de los carbonos con los otros átomos
unidos a ellos.

8. En el etano, cada carbono
está unido a tres
hidrógenos
3. Por último, se escribe el símbolo o la
fórmula de los átomos o grupos unidos a
cada carbono representado en la proyección.

9. Ángulo diedro
Es el ángulo entre enlaces en carbonos adyacentes.
Ángulo diedro Relación espacial
60° Gauche, oblicua, escalonada
180° anti
0° eclipsada

10. Un punto importante:
Los términos anti y gauche se
aplican solo a enlaces (o grupos) en
carbonos adyacentes, y solo en la
conformación escalonada (alterna).

11. El giro en torno al enlace simple
C-C provoca acercamientos
entre otros orbitales. Eso tiene
repercusión en el contenido
energético de la molécula

12. Ángulo diedro

13. La TENSIÓN TORSIONAL es la repulsión entre nubes electrónicas.
Cuando los ángulos de torsión entre enlaces adyacentes son distintos de
60°, se dice que la conformación presenta TENSIÓN TORSIONAL.
La gráfica muestra la
evolución de la energía a
medida que los hidrógenos
no enlazados se acercan. A
distancias cortas existe una
fuerte repulsión entre las
nubes electrónicas, que
disminuye rápidamente a
medida que los hidrógenos
se alejan
Dos hidrógenos eclipsados están a 2.3 A mientras que los alternados están a 2.5 A. Aunque las
distancias son muy similares, la interacción es muy sensible y la diferencia de energía es importante.

14. 2.- ANÁLISIS CONFORMACIONAL DEL PROPANO
El propano tiene un perfil semejante al del etano pero con una barrera de energía
mayor entre la conformaciones eclipsada y alternada .
C C
H
H
H
H3C
H
H
CH3
H H
H
H
H
Conformación eclipsada
H
H H
H
H
CH3
C C
H
H
H3C
H
H
H
H
H3C H
H H
H
Conformación alternada
H
H
H
H
H
H3C
Ángulo diedro

15. En el caso del propano, el grupo CH3- es bastante más
voluminoso que un H- y es el responsable de que la
barrera energética entre conformaciones sea mayor en el
propano que en el etano.
El volumen del CH3- hace que en la conformación
eclipsada “invada” el espacio ocupado por el H- y en
consecuencia, la tensión torsional es mayor.
La desestabilización de una molécula que resulta cuando
dos de sus átomos están muy cercanos uno al otro recibe
el nombre de impedimento estérico o tensión de van der
Waals.

16. 3.- ANÁLISIS CONFORMACIONAL DEL BUTANO
El caso del butano es más complejo porque los grupos metilo interaccionan entre sí
de forma diferente en cada conformación.

18. La diferencia energética que existe entre el mínimo de
energía más bajo (conformación con los metilos
antiperiplanares; 180º) y los otros mínimos locales
(conformaciones con los metilos en gauche; 60º y 300º) es
de 0.9 kcal/mol. Esta energía mide la interacción
estérica desestabilizante que tiene lugar entre dos grupos
Me en disposición gauche.
Angulo diedro

19. Mayor
tensión
estérica
Menor
tensión
estérica
La diferencia de energía entre la conformación anti y la
sin- periplanar en el butano es la suma de la Tensión
Torsional y la Tensión Estérica.