Desenhe um diagrama de energia versus ângulo de torção para os confôrmeros do 1-cloro-2-hidróxi-etano e determine o confôrmero mais estável, explicando o porquê de sua escolha. Obs.: Pode-se fazer analogia a questão resolvida 8.
Passo 1
O enunciado pede que a gente faça a análise conformacional do 1-cloro-2-hidroxi-etano (C
Cl–C
OH), traçando um diagrama de energia em função do ângulo de torção em torno da ligação C–C e identificando qual conformer é o mais estável. O conteúdo envolvido é análise de conformações de alcanos substituídos: vamos usar conceitos de energia torsional (eclipsamentos), repulsão de dipolos e possível interação de hidrogênio intramolecular.
Passo 2
Definimos como
o ângulo diedro
–C–C–O, medido de
a
ao girar o radical –C
OH em torno da ligação C–C. Os principais conformeres são:
(sin-periplanar ou “syn”), com Cl e OH eclipsados;
e
(gauche), com Cl e OH defasados
;
(anti-periplanar), com Cl e OH defasados
.
Passo 3
Analisando qualitativamente a energia de cada conformer:
- Em
, Cl e OH ficam eclipsados, gerando máxima energia por eclipsamento de ligações C–H/C–H e forte repulsão entre os dipolos C–Cl e C–O. - Em
, os dipolos ficam antiparalelos, o que ajuda a diminuir energia (valeu do diagrama), mas não há interação de H intramolecular, logo é um mínimo local mais alto que o dos conformers gauche. - Em
(e ), além de reduzir eclipsamentos, há possibilidade de interação fraca de hidrogênio intramolecular entre o H do –OH e o átomo de Cl, estabilizando ainda mais essas conformações (efeito gauche).
Passo 4
O diagrama qualitativo de
versus
fica assim (eixo horizontal:
de
a
; eixo vertical: energia crescente):
E
^ /\ /\ /\
| / \ / \ / \
| ____ / _/ _/ ____
| / _/
±--------------------------------------->
^ /\ /\ /\
| / \ / \ / \
| ____ / _/ _/ ____
| / _/
±--------------------------------------->
Descrição do diagrama:
- Pico em
(sin, energia máxima). - Vales profundos em
e (gauche, energia mínima global). - Vale raso em
(anti, mínimo local). - Picos menores em
e (eclipses parcialmente substituídos).
Passo 5
Comparando os vales, a energia é mais baixa para os conformers gauche (
e
) do que para o anti (
). A estabilização extra vem da interação fraca de hidrogênio intramolecular O–H
Cl e da redução de eclipsamentos, superando o benefício de dipolos antiparalelos no anti.
Resposta
O conformer mais estável é o gauche (
ou
), devido à interação de hidrogênio intramolecular entre o hidrogênio do grupo –OH e o átomo de Cl, além da menor energia torsional.