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Análise Conformacional de Alcanos e Cicloalcanos
Fundamentos de Química Orgânica 2º/2011

Conformação
• A rotação das ligações permite que a cadeia carbônica adote diferentes conformações • Rotação é permitida nas ligações σ • Enquanto o arranjo dos átomos localizados continua o mesmo, a molécula como um todo pode adotar um número diferente de formas • À TA em solução todas as ligaçõessimples em uma molécula estão em constante rotação • As diferentes formas de uma molécula do mesmo composto são chamadas de conformações

Conformação e Configuração
• Para variar de uma conformação para outra, pode-se rotacionar quantas ligações simples for necessário • A única coisa que não se pode fazer é quebrar ligações, por isso não se pode rotacionar ligações duplas

Isômerosconformacionais

• Isômeros conformacionais são diferentes de estereoisômeros • Estereoisômeros só podem se interconverter se uma ligação for quebrada, possuem diferentes configurações

• Estruturas que podem se interconverter pela rotação das ligações simples são conformações da mesma molécula • Estruturas que podem se interconverter apenas pela quebra de uma ou mais ligações são estereoisômeros epossuem diferentes configurações • Algumas conformações podem ser mais estáveis que outras: barreira de rotação

Barreiras de rotação
• Para uma ligação rotacionar é necessária uma certa quantidade de energia • Quanto maior a energia, mais lenta é a taxa de rotação da ligação

Taxa de rotação de 0,1 s-1 a 20oC

• Uma barreira de 73kJ/mol permite uma rotação a cada segundo a 25oC (1 s-1) • Cada6 kJ/mol muda a taxa de rotação em um fator de 10 • Para duas conformações se interconverterem de maneira lenta o suficiente para existirem como dois compostos diferentes, a barreira de rotação precisa ser maior que 100 kJ/mol • A barreira de rotação da ligação dupla C=C é de 260 kJ/mol, por isso os isômeros E e Z são separáveis, i. e., são compostos diferentes

Conformações do etano
• Porque existe a barreira de rotação? • O etano possui duas conformações: estrela e eclipsada • Existem duas maneiras de se representar os confôrmeros do etano: sawhorse e projeções de Newman

estrela

eclipsada

• -

Projeção de Newman: C mais próximo está na junção das 3 ligações C mais distante é representado por um círculo largo Ligações do C mais distante se encontram na beira do círculo enão se encontram no centro - Ligações eclipsadas são desenhadas com um pequeno deslocamento

• As conformações estrela e eclipsada do etano não possuem a mesma energia: a conformação estrela é mais estável (menor energia) que a conformação eclipsada (maior energia) • A diferença de energia entre ela é exatamente 12kJ/mol, valor da barreira rotacional • Existem outras conformações entre essasduas • O gráfico da mudança de energia do sistema com a rotação da ligação C-C mostra a possibilidade de outras conformações existirem

• O ângulo de diedro ou torcional (θ) é o ângulo entre a ligação C-H no carbono mais próximo e a ligação CH no carbono mais distante

• O gráfico mostra que a conformação eclipsada não é uma conformação estável, já que qualquer rotação mínima leva a umaconformação de mais baixa energia • O etano estará a maior parte do tempo em uma conformação estrela ou próxima a ela • Por que a conformação estrela é mais estável? • Impedimento estéreo entre os átomos de H na conformação eclipsada não existe, os átomos de H são muito pequenos para haver impedimento

eclipsada

estrela

Cl3CCCl3 eclipsada estrela

• Fatores estéreos representam menos de 10%da barreira rotacional no etano • Outros fatores são responsáveis • Elétrons das ligações se repelem e esta repulsão é máxima na conformação eclipsada

• Há uma interação entre os orbitais σ ligantes da ligação C-H de um carbono com os orbitais σ* antiligantes da ligação C-H do outro carbono que é maior quando os dois orbitais estão paralelos, o que acontece apenas na conformação estrela...
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