Desenhe duas conformações diferentes em cadeira do 1-t-butil-1-metilcicloexano. Qual das duas é mais estável? Explique.

Passo 1

Beleza, o problema pede pra gente desenhar as duas conformações em cadeira do 1-tert-butil-1-metilciclohexano e dizer qual delas é mais estável.
Conteúdo: conformações de cadeira em ciclohexano, posições axial vs. equatorial e como a “energia de 1,3-diaxial” (A-value) de cada substituinte afeta a estabilidade.
O que precisamos:
  • Saber identificar quem fica axial e quem fica equatorial numa conformação de cadeira.
  • Conhecer os valores de A-value (diferença de energia axial vs. equatorial) de metil e tert-butil.

Passo 2

Vamos “desenhar” (descrever) as duas opções possíveis no C1:
Conformer A
  • No carbono 1, o grupo tert-butyl está na posição axial (vertical para cima)
  • O grupo metil está na posição equatorial (numa inclinação para o lado, também para cima)
Conformer B
  • No carbono 1, o grupo tert-butyl está na posição equatorial (inclinadinho para o lado, pra cima)
  • O grupo metil está na posição axial (vertical para cima)
(Num papel você desenha a cadeira e coloca as setas: axial = pra cima/baixo; equatorial = pra fora/-cima ou fora/-baixo.)

Passo 3

Agora, por que isso importa?
  1. Quando um substituinte fica axial, ele sofre interações 1,3-diaxial com hidrogênios que estão a dois carbonos de distância. Isso dá uma penalidade de energia.
  2. Cada substituinte tem um “A-value” que mede exatamente essa penalidade:
    • A_{Me} ≃ 1,7 kcal/mol
    • A_{tBu} ≃ 5,0 kcal/mol
  3. Para cada conformação, somamos as penalidades axiais de cada substituinte. Quem tiver a soma menor é quem dá a orientação mais estável.

Passo 4

Calcular energias (apenas comparativo):
  • Conformer A: tBu axial → +5,0 kcal; Me equatorial → +0
    Soma = 5,0 kcal
  • Conformer B: tBu equatorial → +0; Me axial → +1,7 kcal
    Soma = 1,7 kcal
Concluímos que Conformer B (tBu equatorial, Me axial) tem energia total menor, isto é, é mais estável.

Resposta

A conformação mais estável é aquela em que o grupo tert-butyl está em posição equatorial e o metil em posição axial, porque a penalidade de colocar o grande tBu em axial (∼5,0 kcal/mol) é muito maior do que colocar o metil em axial (∼1,7 kcal/mol).

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