23.7 Por que nos alcanos não ocorre a isomeria cis-trans? Tal isomeria é possível nos cicloalcanos? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta por que nos alcanos acíclicos não existe isomeria geométrica cis-trans e se esse tipo de isomeria aparece em cicloalcanos. O conteúdo é estereoquímica (isomeria geométrica) e vamos usar o conceito de liberdade de rotação em ligações simples versus rigidez imposta por um anel.

Passo 2

Em um alcano acíclico cada átomo de carbono está hibridizado sp^3 e ligado a outros carbonos por ligações simples C–C. Essas ligações simples permitem rotação quase livre em torno do eixo C–C, de modo que qualquer arranjo “cis” momentâneo dos substituintes pode girar até se tornar “trans”. Como não há barreira conformacional que mantenha duas configurações distintas, não há isômeros geométricos permanentes.

Passo 3

Num cicloalcano, entretanto, os carbonos estão unidos formando um anel, o que impede a rotação livre em torno das ligações C–C que fecham o ciclo. Dessa forma, quando dois substituentes ocupam posições que ficam ambos acima do plano do anel (cis) ou em faces opostas (trans), essas configurações não podem se interconverter sem romper ligações.

Passo 4

Por exemplo, o 1,2-dimetilciclohexano apresenta duas formas estáveis e isoláveis: na forma cis as duas metilas ficam no mesmo lado do plano do anel, e na forma trans elas ficam em lados opostos. Essas isomerias são geométricas e só ocorrem porque o anel bloqueia a rotação.

Resposta

Nos alcanos acíclicos não ocorre isomeria cis-trans porque a rotação livre em torno das ligações simples C\text{--}C permite interconversão contínua entre disposições “cis” e “trans”. Já nos cicloalcanos essa rotação é restrita pelo anel, de modo que substituintes em posições relativas “mesma face” (cis) ou “faces opostas” (trans) formam isômeros geométricos estáveis.

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