Desenhar as formas de cadeira dos cicloexanos seguintes e determinar qual das conformações possíveis é a mais estável. Explique suas respostas.
a)
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Passo 1
O enunciado pede para desenharmos as conformações em cadeira de um ciclohexano trisubstituído e escolher a mais estável. Trata-se de um anel de ciclohexano com um substituinte n-butil em C1, um grupo metil em C2 e um átomo de cloro em C6. O conteúdo aqui é análise conformacional de ciclohexanos, usando valores de A (a “energia de preferência equatorial” de cada substituinte) para comparar a estabilidade dos dois possíveis conformadores (cadeia A e cadeia B, interconvertidas por inversão de cadeira).
Passo 2
Vamos identificar os valores de A típicos para cada substituinte:
Esses valores são as energias gastas se colocarmos cada grupo na posição axial em vez de equatorial; portanto, somando os três obteremos a diferença aproximada de energia entre o conformador “todos eq.” e o “todos ax.”.
Passo 3
Desenho esquemático das duas cadeias (só mostramos posições relativas – axial (ax) ou equatorial (eq)):
Conformação A (mais estável):
C1–n-butil: eq,
C2–metil: eq,
C6–Cl: eq.
C1–n-butil: eq,
C2–metil: eq,
C6–Cl: eq.
Conformação B (menos estável, inversão de cadeira):
C1–n-butil: ax,
C2–metil: ax,
C6–Cl: ax.
C1–n-butil: ax,
C2–metil: ax,
C6–Cl: ax.
Em ambas as cadeiras cada átomo de C do anel tem um axial colineal ao eixo e um equatorial quase tangencial, mas na cadeia A todos os três grupos estão em posições equatoriais.
Passo 4
Calculamos a soma das penalidades axiais que obteríamos na conformação B:
Isso significa que a conformação B fica cerca de
kcal/mol menos estável que a A.
Resposta
A conformação mais estável é aquela em que os três substituintes (n-butil, metil e cloro) estão em posições equatoriais.