Estrutura e Estereoqumica dos Alcanos Tpicos a recordar

Estrutura e Estereoquímica dos Alcanos

Tópicos a recordar n n Fórmulas dos alcanos Nomes comuns: n-pentano, isopentano e neopentano Nomes IUPAC Propriedades físicas: q q Solubilidade: hidrofóbico Densidade: menos que 1 g/m. L Ponto de ebulição aumenta com o número de carbonos (menos no caso de cadeias ramificadas) Ponto de fusão aumenta aumento do número de carbonos (menos para número de carbonos impar)

Alcanos do ponto de ebulição n Alcanos ramificados têm menos superfície de contacto, o que enfraquece as forças intermoleculares

Pontos de fusão dos alcanos n Alcanos ramificados formam estruturas cristalinas mais eficientes, portanto têm p. f. mais elevados

Alcanos ramificados n n Aumento da ramificação baixa o ponto de ebulição Aumento da ramificação aumenta o ponto de fusão CH 3 CH CH 2 CH 3 bp 60°C mp -154°C CH 3 CH CH CH 3 bp 58°C mp -135°C CH 3 C CH 2 CH 3 bp 50°C mp -98°C

Reacções dos alcanos n Cracking e hidrocracking (industrial) n Halogenação

Conformações dos Alcanos n Estruturas que resultam da rotação livre da ligação C-C; n Podem diferir em energia. O conformero de mais baixa energia é o que prevalece mais tempo. n As moléculas rodam através das possíveis conformações.

Conformações do etano n n Conformação em estrela é a de mais baixa energia O ângulo dihedral é de 60º H H H model H H H Newman projection sawhorse

Conformações do etano (2) n n Conformação eclipse tem a energia mais elevada ngulo dihedral é de 0º

Análise Conformacional n n ngulo de torsão: resistente à rotação Para o etano são 3, 0 kcal/mol

Conformações do propano n Aumento ligeiro da tensão torsional devido á presença do grupo metil que é mais volumoso

Conformações do butano (C 2 -C 3) n n n Os grupos metil em eclipse são de energia mais elevada Impedimento estereo ngulo dihedral 0º totally eclipsed

Conformações do butano (C 2 -C 3) n n Quando os grupos metil estão na posição anti é o conformero de mais baixa energia ngulo dihedral 180º anti

Conformações do butano (3) n n n Grupos metil eclipsados com o hidrogénio Conformação com nível de energia mais alta do que em estrela ngulo dihedral 120º eclipsed

Conformações do butano (4) n n n Conformação em estrela à direita Grupos metil mais próximos que a conformação anti ngulo dihedral 60º gauche

Analise Conformacional

Alcanos de cadeia hidrocarbonada maior n n Conformações anti são as de mais baixa energia A cadeia hidrocarbonada é em zigzag

Cicloalcanos n n n Aneis de átomos de carbono (grupos CH 2) Formula Cn. H 2 n Não polar, insolúvel em água Forma compacta Ponto de ebulição e fusão semelhante aos alcanos ramificados com o mesmo número de carbonos

Isomerismo cis-trans n n Cis: grupos semelhantes estão no mesmo lado do anel Trans: grupos semelhantes estão no lado oposto

Estabilidade dos cicloalcanos n n Anéis com 5 a 6 membros são mais estáveis ngulos de ligação próximo de 109, 5º ngulo de torção Calor de combustão por -CH 2 - 166. 6 164. 0 157. 4 Long-chain 158. 7 Heats of Combustion Alkane + O 2 CO 2 + H 2 O 158. 6 158. 3 157. 4

Ciclopropano n n Elevada tensão de anel devido à compressão do ângulo; Muito reactivo, ligações fracas

Ciclopropano (2) n Tensão torsional devido aos hidrogénios eclipsados

Ciclobutano n n ngulo de tensão devido à compressão Tensão torsional parcialmente aliviado devido ao anel fazer uma “prega”

Ciclopentano n n Se fosse planar os ângulos seriam de 108º, mas todos os hidrogénios serão eclipsados. A conformação “pragueada” reduz o ângulo torsional

Ciclohexano n n n ngulos seriam de 120º se fosse planar; A conformação em cadeira tem ângulos de ligação de 109, 5º e todos os hidrogénios estão em estrela; Não existe tensão angular nem tensão torsional

Conformação em cadeira

Conformação em barco

Energia Conformacional

Posições axial e equatorial

Ciclohexanos monosubstituidos

Interacções 1, 3 diaxial

Ciclohexanos disubstituidos

Isomeros cis-trans n Ligações que são cis, alternam axialequatorial em volta do anel

Grupos volumosos n n Grupos como o t-butil causam uma grande diferença de energia entre a conformação axial e equatorial Conformação mais estável põe t-butil equatorial sem importância em termos de energia

Alcanos biciclicos n n Anéis fundidos partilham os carbonos adjacentes As pontes dos anéis ligam 2 átomos de carbono adjacentes bicyclo[3. 1. 0]hexane bicyclo[2. 2. 1]heptane

Cis e Trans Decalina n n n Ciclohexano fundidos formam conformações Na estrutura onde os H’s da ponte são cis é mais flexível; Na estrutura onde os H’s da ponte são trans é mais flexível; cis-decalin trans-decalin