4.37 Por que um ciclohexano cis-1,3 dissubstituído é mais estável que seu isômero trans?
Passo 1
O enunciado pergunta por que o ciclohexano cis-
-dissubstituído é mais estável que seu isômero trans. O conteúdo envolve análise conformacional em cadeira do ciclohexano e a preferência de substituintes por posições equatoriais em vez de axiais, a fim de minimizar interações estéricas como as interações 1,3-diaxial.
Passo 2
Na conformação cadeira do ciclohexano, cada carbono tem dois substituintes: um axial (alternadamente para cima ou para baixo) e um equatorial (aproximadamente ao plano do anel). Substituintes volumosos preferem a posição equatorial porque nessa posição sofrem menos interações estéricas com outros hidrogênios ou substituintes do anel.
Passo 3
No isômero cis-
, os dois substituintes estão no mesmo lado do anel. Se escolhermos “baixo” como esse lado, podemos posicionar ambos os grupos nos substituintes equatoriais voltados para baixo nos carbonos 1 e 3. Assim, cada grupo fica em posição equatorial, eliminando penalidades de 1,3-diaxial.
Passo 4
No isômero trans-
, um grupo está para cima e o outro para baixo. Se colocarmos o de 1 em equatorial “para baixo”, o de 3, por ser “para cima”, só pode ficar na posição axial. Esse substituinte axial passa a sofrer interações 1,3-diaxial com os hidrogênios axiais dos carbonos vizinhos, elevando a energia da conformação.
Passo 5
Como o cis-
consegue ter ambos os substituintes em posição equatorial, ele não sofre penalidades de 1,3-diaxial. Já o trans-
obriga um substituinte a ficar axial, gerando estérica adicional. Portanto, o cis-
é mais estável.
Resposta
O isômero cis-
-dissubstituído pode colocar ambos os grupos em posições equatoriais e evitar interações 1,3-diaxial, enquanto o trans-
sempre tem um grupo axial que gera estérica extra. Assim, o cis-
é termodinamicamente mais estável.