Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)

David Klein · Capítulo 82 de 302

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Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)

4.12 Ciclo-hexano Monossubstituído

4.25 Pratique representando uma conformação em cadeira com todas as seis posições

equatoriais. Repita até que você possa representar todas as seis posições, sem olhar para as

instruções anteriores.

 

4.26 Pratique representando uma conformação em cadeira com todas as 12 posições (6 axiais e 6

equatoriais). Pratique várias vezes em um pedaço de papel em branco. Repita até que você possa

representar todas as 12 posições sem olhar para as instruções anteriores.

 

APLICANDO

o que você aprendeu

 

4.27 Na substância vista a seguir, identi que o número de átomos de hidrogênio que ocupam

posições axiais, bem como o número de átomos de hidrogênio que ocupam posições equatoriais:

 

é necessário PRATICAR MAIS? Tente Resolver o Problema 4.62

 

4.12 Ciclo-hexano Monossubstituído

 

Representação de Duas Conformações em Cadeira

Considere um anel que contém apenas um substituinte. Podem ser

representadas duas possíveis conformações em cadeira: O substituinte pode

estar em uma posição axial ou em uma posição equatorial. Essas duas

possibilidades representam duas conformações diferentes que estão em

equilíbrio uma com a outra:

 

O termo “inversão do anel” é utilizado para descrever a transformação de

uma conformação em cadeira na outra conformação. Esse processo não é realizado simplesmente invertendo a molécula como uma panqueca. Em vez

disso, uma inversão de anel é uma mudança conformacional que é realizada

apenas por meio de uma rotação de todas as ligações simples C—C. Isso

pode ser visto com uma projeção de Newman (Figura 4.26). Vamos praticar

um pouco representações de inversões de anel.

 

FIGURA 4.26

Uma inversão de anel representada com projeções de Newman.

 

DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM

 

4.11 REPRESENTAÇÃO DE DUAS CONFORMAÇÕES EM CADEIRA DE UM CICLO-

HEXANO MONOSSUBSTITUÍDO

 

APRENDIZAGEM

Represente duas conformações em cadeira do bromociclo-hexano:

 

SOLUÇÃO

 

Começamos representando a primeira conformação em cadeira. Em seguida, colocamos o bromo

em qualquer posição:

 

ETAPA 1

Representação de uma conformação em cadeira.

ETAPA 2

Colocação do substituinte.

 

Nessa conformação em cadeira, o bromo ocupa uma posição axial. A m de representar a outra

conformação em cadeira (o resultado de uma inversão de anel), representamos novamente o

esqueleto da cadeira. Só que dessa vez, vamos representar o esqueleto de forma diferente. A

primeira cadeira foi representada seguindo estas etapas:

 

A segunda cadeira tem que ser representada agora fazendo-se o espelho dessas etapas:

 

Na segunda cadeira, o bromo ocupará uma posição equatorial:

 

ETAPA 3

Representação de uma inversão de anel, o grupo axial deve se tornar equatorial.

 

PRATICANDO

o que você aprendeu

 

4.28 Represente duas conformações em cadeira para cada uma das seguintes substâncias: À temperatura ambiente, 95% das moléculas estarão na conformação em

APLICANDO

o que você aprendeu

 

4.29 Considere a seguinte conformação em cadeira do bromociclo-hexano:

 

(a) Identi que se o átomo de bromo ocupa uma posição axial ou uma posição equatorial na

conformação anterior.

 

(b) Desenhe uma estrutura em bastão representando esta conformação em cadeira (sem

projeções de Newman).

 

(c) Desenhe uma estrutura em bastão representando a outra conformação em cadeira (após

uma inversão de anel).

 

é necessário PRATICAR MAIS? Tente Resolver o Problema 4.54a

 

Comparação da Estabilidade de Duas Conformações em

Cadeira

Quando duas conformações em cadeira estão em equilíbrio, a conformação de

menor energia será favorecida. Por exemplo, considere as duas conformações

em cadeira do metilciclo-hexano:

cadeira que tem o grupo metila na posição equatorial. Esta tem de ser,

portanto, a conformação de menor energia, mas por quê? Quando o

substituinte está na posição axial, existem interações estéricas com os outros

Hs axiais no mesmo lado do anel (Figura 4.27).

 

FIGURA 4.27

Interações estéricas que ocorrem quando um substituinte ocupa uma posição axial.

 

A nuvem eletrônica do substituinte está tentando ocupar a mesma região

do espaço que os Hs que estão destacados, provocando as interações

estéricas. Essas interações são chamadas de interações 1,3-diaxiais, em que

os números “1,3” descrevem a distância entre o substituinte e cada um dos

Hs. Quando a conformação em cadeira é representada em uma projeção de

Newman, torna-se claro que a maioria das interações 1,3-diaxiais nada mais é

do que interação gauche. Comparamos a interação gauche no butano com

uma das interações 1,3-diaxiais no metilciclo-hexano (Figura 4.28).

 

FIGURA 4.28

Uma ilustração mostrando que as interações 1,3-diaxiais são realmente somente interações gauche.

A presença de interações 1,3-diaxiais faz com que a conformação em

cadeira tenha maior energia quando o substituinte está na posição axial. Em

contraste, quando o substituinte está em uma posição equatorial, estas

interações 1,3-diaxiais (gauche) estão ausentes (Figura 4.29).

 

FIGURA 4.29

Quando um substituinte está em uma posição equatorial, ele não tem interações gauche.

 

Por essa razão, o equilíbrio entre as duas conformações em cadeira

geralmente favorece a conformação com o substituinte equatorial. As

concentrações de equilíbrio exatas das duas conformações em cadeira vão

depender do tamanho do substituinte. Grupos maiores têm interações

estéricas maiores, e o equilíbrio favorece mais o substituinte equatorial. Por

exemplo, o equilíbrio do terc-butilciclo-hexano favorece quase

completamente a conformação em cadeira com um grupo terc-butila

equatorial:

 

A Tabela 4.8 mostra as interações estéricas associadas a vários grupos, bem

como as concentrações de equilíbrio que são obtidas.

 

TABELA INTERAÇÕES 1,3-DIAXIAIS PARA VÁRIOS SUBSTITUINTES COMUNS 4.8