Clase 4: Unidad Conformaciones del ciclohexano y otros ciclos mono y disustituídos

Transcripción

1 Clase 4: Unidad Conformaciones del ciclohexano y otros ciclos mono y disustituídos Departamento de Química Orgánica Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia Universidad de San Carlos de Guatemala

2 Retroalimentémonos: Para Baeyer el ciclo menos tensionado era el ciclopentano.

3 Pero la realidad es otra

4 Es decir: No hay tensiones angulares ni estéricas, es tan estable como una conformación alternada de cadena larga.

5 Por qué el Ciclohexano es un anillo libre de tensiones La única forma que no posea tensión torsional es que sus enlaces sean todos alternados. La única forma que el ciclohexano no posea tensión angular es que todos sus enlaces sean iguales a o.

6 A qué se puede deber esto

7 Cómo sería la estructura de la anterior proyección de Newman?

8 Entonces la conformación más estable es la de SILLA El confórmero más estable, por no tener tensiones, es el que se debe aprender a dibujar.

9 Sí Es una Silla Por si no lo creen:

10 Cómo se dibuja el ciclohexano en su conformación de silla: Dibuje dos líneas paralelas una abajo y otra arriba un poco inclinadas. Conecte los carbonos más bajos con una V hacia arriba. Conecte los dos carbonos más altos con una V hacia abajo.

11 Posiciones Axiales y Ecuatoriales Existen 6 posiciones Axiales y 6 posiciones Ecuatoriales

12 Cómo se dibuja las posiciones en el ciclohexano en su conformación de silla: En cada carbono hay una posición axial y una ecuatorial, cada posición ecuatorial está alternada alrededor del anillo, y se dibuja la de carbono 1 hacia arriba, la siguiente hacia abajo, la siguiente hacia arriba y así sucesivamente

13 Cómo se dibuja las posiciones en el ciclohexano en su conformación de silla: Para las posiciones Ecuatoriales (enlaces en rojo con bolas azules) Se dibujan así: en el carbono donde haya un enlace axial apuntando hacia arriba, se dibuja un enlace ecuatorial apuntando hacia abajo y cuando se encuentre un enlace axial apuntando hacia abajo se dibuja un enlace ecuatorial hacia arriba

14 Cómo se dibuja las posiciones en el ciclohexano en su conformación de silla:

15 Sólo existirá la conformación de silla? Existe el confórmero de bote o de barca, la proyección de Newman del confórmero de Bote del ciclohexano y el de bola y palos, muestra enlaces eclipsados.

16 Más acerca del confórmero de bote Escuela de Vacaciones

17 Interconversión entre confórmeros Cuando un confórmero de silla se invierte, entonces los enlaces axiales en un confórmero de silla pasan a un enlace ecuatorial en la otra y los enlaces ecuatoriales en un confórmero de silla pasan a enlaces axiales en el otro confórmero. Conservan la dirección.

18 Análisis conformacional del ciclohexano Escuela de Vacaciones

19 Ambos se interconvierten Escuela de Vacaciones

20 Ejercicios Cuál es el orden decreciente de estabilidad para los siguientes confórmeros? a) Silla > Semisilla > Bote retorcido b) Silla > Bote retorcido > Semisilla c) Bote retorcido > Semisilla > Silla d) Semisilla > Bote retorcido > Silla

21 Ejercicios Posiciones Axiales Posiciones Ecuatoriales

22 Un ejercicio más Clasifique los grupos como hacia arriba o hacia abajo. Y enlaces axiales o ecuatoriales:

23 Conformaciones del Ciclohexano monosubstituido Cuando se sustituye un hidrógeno por una cadena carbonada, se tiene tres posibles confórmeros.

24 Cuál de estos confórmeros es el más estable? Metilo axial = Tensión Torsional (gauche)

25 Cuál de estos confórmeros es el más estable? Metilo Ecuatorial = anti La conformación con el metilo ecuatorial es más estable.

26 Hay otro factor a tomar en cuenta: En la conformación axial hay un impedimento estérico a tomar en cuenta y es el 1,3-diaxial y se da por la cercanía de los hidrógenos con el metilo.

27 Isomería en Ciclos Los ciclos tienen rotación restringida por ello poseen isomería Geométrica: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CIS-1,3-dimetilciclopentano TRANS-1,3-dimetilciclopentano

28 Entonces: Trans: significa de lados opuestos, es decir los sustituyentes están del lado opuesto. Cis: significa vecinos, o del mismo lado, es decir los sustituyentes están del mismo lado del plano. OJO. No se puede hablar de isomería geométrica si dos sustituyentes están en el mismo carbono.

29 Ejemplo: Quién es el cis y quién es el trans: CIS-1,2-dimetilciclopropano TRANS-1,2-dimetilciclopropano

30 Representación de Cuñas Se puede colocar de una forma plana, se dibuja un hexágono y luego se coloca cuñas rellenas para sustituyentes hacia arriba y cuñas discontinuas para sustituyentes hacia abajo:

31 Otra forma de Verlo: Podemos representar a los ciclos en forma de cuñas también TRANS TRANS CIS CIS

32 Ejercicio Dibuje la conformación más estable del Cis 1,3- dimetilciclohexano, y represéntelo en su forma más estable.

33 Conformaciones del Ciclohexano disustituido Isómero Cis- 1,3- dimetil ciclohexano. Más estable Diaxial = desfavorable diequatorial = muy favorable Los sustituyentes voluminosos prefieren las posiciones ecuatoriales

34 Conformaciones del Ciclohexano disustituido Isómero Trans- 1,3- dimetil ciclohexano. Misma energía axial-ecuatorial axial-ecuatorial

35 Conformaciones del Ciclohexano disustituido Isómero Cis 1,2- dimetilciclohexano. axial H CH 3 H CH 3 Igual energía ecuatorial axial CH 3 ecuatorial CH 3 H H axial-ecuatorial axial-ecuatorial

36 Conformaciones del Ciclohexano disustituido Isómero Trans- 1,2- dimetilciclohexano. axial axial CH 3 H H CH 3 ecuatorial Más estable H ecuatorial CH 3 CH 3 H diaxial = Alta Energía diecuatorial = Baja energía

37 Qué pasa con el Trans- 1,4 dimetilciclohexano? Lo más estable es tener a los grupos voluminosos en posiciones ecuatoriales

38 Qué pasa con el Cis- 1,4 dimetilciclohexano? Tienen la misma energía ya que ambos son ecuatorial- axial

39 Ejercicio de Pizarra El siguiente es un isómero del 1,2,4- trimetilciclohexano, dibuja el confórmero de silla más estable:

40 Cuál es el isómero más estable del 1,2 dimetilciclohexano, el cis o el trans? Explique. El isómero trans es más estable porque: Se puede dar la conformación diecuatorial donde no hay interacción 1,3-diaxial. El isómero Cis tiene un metilo que posee un impedimento 1,3-diaxial

41 Dibuje la conformación más estable del trans 1- etil-3-metilciclohexano. H CH 2 CH 3 H axial H Más estable ecuatorial C H 3 ecuatorial CH 3 axial H CH 2 CH 3 El grupo voluminoso es más estable en la posición ecuatorial.

42 Un poco de Aplicación La conformación más estable puede ayudar a encontrar la estructura de un fármaco: Forma, geometría y funcionalidad química precisas y complementarias!

43 Referencias VQG0Cicloalkanes hkl4 CFV4 McMurry, J. Química Orgánica. 6ª. Edición. Thompson Wade, L.G. Química Orgánica. 5ª. Edición. Carey,F. Química Orgánica. 5ª. Edición.