Resenha Química Orgânica

[pic 1][pic 2]Universidade Estadual de Campinas

Instituto de Química

QO321-Química Orgânica I

Análise conformacional de anéis de seis membros

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Aluna: Cristielen de Souza Marques

RA:195761

Professor responsável: Prof. Dr. Paulo Cesar Muniz de Lacerda Miranda

2020

1. INTRODUÇÃO  

         Em química orgânica os estudos em análise conformacional são de grande relevância, uma vez que, é através desta que se pode estudar as energias relativas entre as conformações de uma determinada molécula. Pode-se ainda compreender as interações estereoeletrônicas que existem no sistema molecular, são, portanto, o conjunto destas interações que serão responsáveis pela prioridade conformacional de determinada molécula [1].

Experimentalmente a preferência conformacional é avaliada através dos espectros do infravermelho e RMN (ressonância magnética nuclear). Mas como podemos prever teoricamente a conformação ou a estabilidade de moléculas? A presente resenha irá discutir a análise conformacional de anéis de seis membros (ciclo-hexano) assim como sua estabilidade conformacional [1].

2.1. Cicloalcanos

        Os cicloalcanos ou ciclanos são hidrocarbonetos de cadeia fechada que são formados exclusivamente por átomos de carbono e hidrogênio, possuem também apenas ligações simples entre seus carbonos [2].

Os químicos antigos observaram que os compostos cíclicos que apresentam de cinco a seis membros são os mais encontrados na natureza [3]. Porém o ciclo-hexano é o mais estável entre eles o que o torna um dos mais importantes, portanto iremos nos atentar somente a ele neste trabalho.  

2.2. Ciclo-Hexano

        O ciclo-hexano tem grande importância química, seus derivados substituídos estão presentes em muitos produtos naturais como os esteroides, agentes farmacológicos etc. Além de tudo é amplamente usado na indústria como combustível, solvente e removedor de vernizes e tintas, é usado também na produção de ácido adíbico (empregado na fabricação de náilon). Por essas e outras razões se faz necessária a compreensão de sua mobilidade conformacional [4,5,6].         

2.3. Confôrmeros do Ciclo-Hexano

        Como dito anteriormente o ciclo hexano é entre todos os cicloalcanos o mais estável, ele portanto apresenta várias conformações possíveis pois apresenta maior grau de liberdade portanto estas devem ser levadas em consideração [7].

2.4. Conformação do tipo cadeira

        A conformação cadeira (chamada assim porque é similar a uma espreguiçadeira) é a conformação mais estável do ciclo hexano isso deve-se ao fato de que esse tipo de confôrmero está praticamente livre de tensão torcional ou tensão angular. Os ângulos formados das ligações C-C (111º) neste tipo de conformação são muito próximos ao do valor do tetraédrico de 109º, e todas as ligações C-H são alternadas o que as deixam também livre desta torsão [3].

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Figura 1. Conformação Cadeira do cicloexano.

        A disposição alternada das ligações na conformação cadeira do ciclo hexano fica evidente em uma projeção Newman.

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                                                      Figura 2. Projeção de Newman do cicloexano.

Estas ligações alternadas coexistem em dois tipos de posições para substituintes no anel do cicloexano: posições axial e equatorial (Figura 3). As seis posições equatoriais estão no plano irregular em torno da linha equatorial do anel e as demais seis posições são axiais perpendiculares e paralelas ao eixo em relação ao anel [4].

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Figura 3. Hidrogênios nas posições axial e equatorial.

2.5. Outras conformações do cicloexano

        O cicloexano apresenta outras conformações menos estáveis do que a conformação em cadeira, há, portanto, uma conformação alternativa que lembra ligeiramente um barco, é através de rotações parciais em torno de ligações simples (C-C) do anel, a conformação cadeira pode assumir outra forma chamada de conformação em barco. Está conformação não possui tensão angular, mas possui tensão torcional, o que explica sua menor estabilidade em relação a conformação cadeira, que como já mencionamos praticamente não sofre nenhumas dessas torções [2,5].

        O que explica outros tipos de conformação para o ciclo-hexano é que ele se interconverte (inversão do anel) rapidamente entre os dois confôrmeros cadeira estáveis. Na figura abaixo pode se ver as conformações que o ciclo-hexano apresenta enquanto é interconvertido [2]:

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Figura 4. Confôrmeros do ciclo-hexano e suas energias relativas, e como um confôrmero cadeira se interconverte em outro confôrmero cadeira.

2.6. Confôrmeros do ciclo-hexano monossubstituídos

        Diferentemente do ciclo-hexano, que tem dois confôrmeros cadeira equivalentes, os dois Confôrmeros cadeira do metilciclo-hexano (Figura 5.a) não são equivalentes. Em uma cadeira, o grupo metila será axial; e na outra, ele é equatorial. Isto se deve, como visto anteriormente a interconversão que o confôrmero cadeira sofre, quando, portanto, essa interconversão ocorre, as posições dos grupos se invertem, sendo que um grupo que está na posição axial em um confôrmero em um outro passa a ocupar a posição equatorial.

        Para um anel do ciclo-hexano monossubstituído, a conformação mais estável é a conformação onde o substituinte é equatorial (II). Observando a Figura 5.b, quando o grupo metila é axial, ele está relativamente perto dos dois hidrogênios axiais, portanto há mais interações estéricas (repulsão )quando se tem grupos próximos um dos outros (repulsões 1,3 diaxiais), o que não ocorre quando o grupo metila está em posição equatorial, pois há um distanciamento entre os grupos, portanto menos interações estéricas.