QOI-CT-07 Análisis Conformacional

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QUÍMICA ORGÁNICA I
ANÁLISIS CONFORMACIONAL
DRA. MERCEDES BLANCO 2020
Como los enlaces s son cilíndricamente simétricos, puede haber rotación respecto a un enlace sencillo carbono-carbono, sin que se altere el traslape de orbitales. A las distintas disposiciones espaciales de los átomos que resultan de la rotación respecto a un enlace sencillo se les llama conformaciones.
Rotación respecto a enlaces simples
	Conformación	Vista lateral	Vista frontal
	Escalonada
o Alternada	                                                                     	                                                 
	Eclipsada	                                                                   	                                                          
Al estudio de las diferentes conformaciones de un compuesto y sus estabilidades relativas se le llama análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
Tensión torsional: resistencia a la rotación
3.0 kcal/mol 
Análisis conformacional del propano
3.3 kcal/mol 
Tensión o Efecto estérico
4,5 kcal/mol
3,8 kcal/mol
0,9 kcal/mol
Análisis conformacional del butano
Análisis conformacional de cicloalcanos
Teoría de las tensiones (Adolf Won Baeyer, Premio Nobel en 1905)
Un cicloalcano plano requiere, por su geometría, ángulos de enlace diferentes de 109.5º, los orbitales de sus enlaces carbono-carbono no pueden conseguir un solapamiento óptimo y el cicloalcano presentará tensión angular
Los sustituyentes de carbonos contiguos en los cicloalcanos planos están eclipsados. Esto confiere una tensión torsional. En los alcanos acíclicos los hidrógenos pueden adoptar una conformación alternada donde se minimicen sus interacciones 
 Tensión anular= tensión angular + tensión torsional
Tensión angular debido a compresión 
Tensión torsional parcialmente atenuada por plegado del anillo
Ciclobutano
La conformación del ciclopentano es ligeramente doblada, como la forma de un sobre. Esta conformación reduce el eclipsamiento de grupos CH2 adyacentes
Si el ciclopentano tuviera la forma de un pentágono regular plano, sus ángulos de enlace serían de 108°, cercanos al ángulo tetraédrico de 109.5°. Sin embargo, una estructura plana requiere que todos los enlaces estén eclipsados. El ciclopentano en realidad adopta una conformación de “sobre” ligeramente doblado que reduce el eclipsamiento y disminuye la tensión torsional. Esta conformación no está fija, ondula por el movimiento térmico ascendente y descendente de los cinco grupos metileno como si la “pestaña” del sobre se moviera alrededor del anillo.
Ciclopentano
Ciclohexano
El ciclohexano no es plano sino que adopta una conformación denominada silla, donde los ángulos internos son próximos a los ideales para la hibridación sp3. En esta conformación todos los hidrógenos están alternados
¿ y cómo interconvertimos en el papel una forma silla en otra?
La conformación axial del metilciclohexano tiene dos interacciones gauche, y cada una representa aproximadamente unos 3.8 kJ (0.9 kcal) de energía adicional. 
El grupo metilo ecuatorial no tiene interacciones gauche. Por lo tanto, se puede establecer que la conformación axial tiene más energía, aproximadamente unos 7.6 kJ (1.8 kcal) por mol. 
En la tabla se muestran las diferencias de energía entre las posiciones axial y ecuatorial de varios grupos alquilo y grupos funcionales. La posición axial tiene más energía en cada caso.
En esta figura se puede observar que los hidrógenos del metilo se encuentran muy cerca de los hidrógenos axiales de los carbonos 3 y 5, ocasionando que sus densidades electrónicas interfieran entre sí. Este impedimento estérico se conoce como interacción 1,3-diaxial, ya que involucra a los sustituyentes que se encuentran en los átomos de carbono del anillo que tienen una relación 1,3 y axial. 
Este tipo de interacción 1,3-diaxial no se presenta en la conformación en la que el metilo se halla en ecuatorial. 
Ejercicio resuelto: (a) Dibuje las dos conformaciones silla del cis-1,2-dimetilciclohexano y determine cuál es el confórmero más estable. (b) Repita el inciso anterior para el estereoisómero trans. (c) Prediga cuál estereoisómero (cis o trans) es más estable.
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BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
Química Orgánica, Cap. 6, D. Klein, Editorial Panamericana.
Química Orgánica, L. G. Wade Jr., Ed. Pearson, Prentice Hall.
Química Orgánica, P. Yurkanis Bruice, Ed. Pearson, Prentice Hall.
NOTA: las figuras utilizadas para la elaboración de esta presentación fueron tomadas de la bibliografía recomendada.