Explique cada uma das seguintes afirmativas, incluindo na explicação a definição dos termos em negrito.
Nos ciclohexanos 1,2 e 1,4-dissubstituídos, um dos grupos assume a posição axial e outro a posição equatorial.
Nos ciclohexanos 1,2 e 1,4-dissubstituídos, um dos grupos assume a posição axial e outro a posição equatorial.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que, em ciclohexanos
- e
-dissubstituídos, um dos grupos fica na posição axial e o outro na posição equatorial em cada conformação cadeira. Vamos usar o modelo da conformação cadeira do ciclohexano e as definições geométricas de posições axiais e equatoriais.
Passo 2
Definição de posição axial
Em conformação cadeira do ciclohexano, cada átomo de carbono do anel tem dois substituintes: o que chamamos de axial está aproximadamente perpendicular ao plano médio do anel, apontando alternadamente para cima ou para baixo à medida que percorremos os carbonos ,
,
, ···,
.
Em conformação cadeira do ciclohexano, cada átomo de carbono do anel tem dois substituintes: o que chamamos de axial está aproximadamente perpendicular ao plano médio do anel, apontando alternadamente para cima ou para baixo à medida que percorremos os carbonos
Passo 3
Definição de posição equatorial
O outro substituinte em cada carbono é chamado de equatorial porque se projeta quase paralelamente ao plano médio do anel, estendendo-se em torno do “equador” da cadeira. Essas posições equatoriais também alternam ligeiramente de direção (para dentro ou para fora do anel) de carbono a carbono.
O outro substituinte em cada carbono é chamado de equatorial porque se projeta quase paralelamente ao plano médio do anel, estendendo-se em torno do “equador” da cadeira. Essas posições equatoriais também alternam ligeiramente de direção (para dentro ou para fora do anel) de carbono a carbono.
Passo 4
Alternância de orientações
Na conformação cadeira as posições axiais e equatoriais se revezam ciclicamente ao redor do anel. Isso implica:
Na conformação cadeira as posições axiais e equatoriais se revezam ciclicamente ao redor do anel. Isso implica:
- Nos carbonos
e (adjacentes) as orientações axiais são opostas: se em C o substituinte axial está para cima, em C o axial estará para baixo, e o mesmo vale para as equatoriais. - Nos carbonos
e (quatro átomos de distância) também as orientações axiais se alternam: axial em C fica invertido em relação a C .
Como consequência, se em C
o substituinte estiver em axial, em C
(ou em C
) a posição axial não coincide com a do C
, forçando o substituinte desses carbonos a ocupar a posição equatorial.
Passo 5
Conclusão
Devido a essa alternância geométrica inerente à conformação cadeira, em qualquer ciclohexano -dissubstituído ou
-dissubstituído os dois substituintes nunca podem ficar ambos axiais nem ambos equatoriais numa mesma conformação: um ficará axial e o outro equatorial. Ao ocorrer o “ring flip”, cada substituinte troca de axial para equatorial (e vice-versa), mas a alternância entre os pares
e
permanece válida.
Devido a essa alternância geométrica inerente à conformação cadeira, em qualquer ciclohexano
Resposta
Em qualquer conformação cadeira dos ciclohexanos
- ou
-dissubstituídos, por causa da alternância de orientações axiais e equatoriais ao longo do anel, cada par de substituintes em
ou em
apresenta obrigatoriamente um grupo na posição axial e o outro na posição equatorial.