Aula 9 11 analise conformacional

Química Orgânica Teórica 1 – QUI 02014

Prof. Gustavo Pozza Silveira

COMPOSTOS ORGÂNICOS:
ALCANOS E CICLOALCANOS
ANÁLISE CONFORMACIONAL

www.iq.ufrgs.br/biolab

1



ÍNDICE

- Alcanos símples
- Estrutura dos cicloalcanos – Tensão angular
- Análise conformacional do cicloexano
- Compostos do cicloexano substituido:
hidrogênios axiais e equatoriais


2



-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.

3




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.

4



ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROJEÇÃO DE NEWMAN

H
H

H

H

H

Projeção de Newman

H

5



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

B
60o

60o

60o

60o

B
A

A

60o B

B

A

A B

A

A

eclipsada
60o

CONFÔRMEROS


6



ANÁLISE CONFORMACIONAL: ETANO

H

H

H

H

H

H
H

H

H

H
H

H


7



ANÁLISE CONFORMACIONAL: ETANO
-ECLIPSADAS: 0o entre os substituintes próximos: maior energia (menos estável).
-ALTERNADAS: 60º entre os substituintes próximos: menor energia (mais estável).
ALTERNADAS

ECLIPSADAS


8



ANÁLISE CONFORMACIONAL ETANO: ENERGIA
• Tensão torsional: resistência a rotação
(proximidade de grupos).
• Para etano, apenas 3.0 kcal/mol


9



ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO

H
H

H

H

H
CH3


10



ANÁLISE CONFORMACIONAL: PROPANO

H
60o

60o

60o

H

H
60o

60o

H

H

H
CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

60o

CONFÔRMEROS


11



ANÁLISE CONFORMACIONAL PROPANO: ENERGIA
Aumento na tensão torsional devido ao grupo mais
Impedido metila (comparado com etano).


12



ANÁLISE CONFORMACIONAL: BUTANO
CH3
H

H

H

H
CH3


13



ANÁLISE CONFORMACIONAL BUTANO (1)
• Maior energia tem os grupos metilas eclipsados.
• Alta tensão estérica
• Ângulo entre as metilas = 0o

Totalmente eclipsada

14



• Menor energia entre as metilas anti (mais
afastadas).
• Menor tensão estérica
• Ângulo entre as metilas = 180O

anti

15



• Grupos metilas eclipsados com Hidrogênio
• Maior energia (tensão estérica) que a anti

eclipsada

16



• Conformação Gauche é uma conformação
alternada não anti
• Metilas mais próximas que na conformação anti

gauche

17



ANÁLISE CONFORMACIONAL PROPANO: ENERGIA


18



Exercício
• Desenhe projeção de Newman para a conformação mais
e menos estável do butano.


19



ANÁLISE CONFORMACIONAL: CICLOALCANOS


20



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOALCANOS:
ESTABILIDADE
• 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.


21



Calor de combustão
Alcano + O2  CO2 + H2O
166.6 164.0
157.4

158.7

158.3 158.6
157.4

Long-chain

22



CICLOPROPANO

• Alta tensão angular devido ao ângulo de ligação (60o)
• Muito reativo, ligação fraca
• A sobreposição de orbitais não é efetiva


23



CICLOPROPANO
Tensão torsional devido a proximidade dos hidrogênios


24




CICLOBUTANO
• Tensão angular (90o)
• Tensão torsional aliviada devido a distorção do
anel.


25



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM
CICLOALCANOS: CICLOPENTANO
• Estrutura distorcida (não-planar) – 108o
• Distorção diminui a tensão angular e a tensão torsional.

=>

26



CICLOEXANO

• 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.


27



CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO CADEIRA

=>


28



CICLOEXANO – CONFORMAÇÃO BOTE (Barco)

=>

29



CICLOEXANO – ENERGIAS


30
=>



CICLOEXANO – ENERGIAS


31



Desenhando as conformações para o
cicloexano


32



Colocando os Hs axiais

Colocando Hs equatoriais

Erros comuns


MeW

33



CICLOEXANO – H Axiais e Equatoriais

=>


34



CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO

=>

35



CICLOEXANO – MONOSUBSTITUÍDO
Posição equatorial com menor tensão estérica:
mais estável para substituintes volumosos.

Interação
estérica
1,3 diaxial
é grande

36



Quanto maior o volume estérico do substituinte, maior será a
preferência pela posição equatorial

37



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO
DISUBSTITUÍDO
A
E

2

E

1

E

3

A

2

A

1
A

1,3

1,2

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!

E

A

E

E

A

1,4


Exercício 2:
Qual a reação cis/trans
entre os hidrogênios
equatoriais-axiais nos
cicloexanos 1,2; 1,3 e
1,4? Fazer o mesmo
para o axiais!
38



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM
CICLOEXANO 1,2-DISUBSTITUÍDO
A
E
E
A

SUBSTITUINTES VOLUMOSOS OCUPANDO POSIÇÃO
EQUATORIAL (MENOR TENSÃO ESTÉRICA) MAIS ESTÁVEL.


39



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)
1,2 - TRANS
H
CH3

180o

CH3
CH3

H
H
H

CH3

1,2 - CIS
CH3
CH3

180o

H
CH3

CH3
H
H

H


40



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,2DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)

1,2 - TRANS
H

180o
H
H
H

1,2 - CIS

180o

H

H
H

H


41



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3DISUBSTITUÍDO

E

E

A

A


42



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)
1,3 - TRANS
H

180o
H
H
H

1,3 - CIS

180o

H
H

H

H


43



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,3DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)
1,3 - TRANS
H

180o
H
H
H

1,3 - CIS

180o

H
H

H

H


44



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOEXANO 1,4-DISUBSTITUÍDO

A

E

E

A

1,4


45



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4DISUBSTITUÍDO (IGUAIS)


46



ANÁLISE CONFORMACIONAL EM CICLOHEXANO 1,4DISUBSTITUÍDO (DIFERENTES)
1,4 - TRANS
H

180o
H

H

H

1,4 - CIS

180o

H

H

H

H


47



Exercício:
Escrever a estrutura da conformação mais
estável e menos estável do estereoisômero do
1-tert-butil-3-metilcicloexano!


48

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