Estrutura e Estereoquímica dos Alcanos

Apresentação em tema: "Estrutura e Estereoquímica dos Alcanos"— Transcrição da apresentação:

1 Estrutura e Estereoquímica dos Alcanos

2 Tópicos a recordar Fórmulas dos alcanos
Nomes comuns: n-pentano, isopentano e neopentano Nomes IUPAC Propriedades físicas: Solubilidade: hidrofóbico Densidade: menos que 1g/mL Ponto de ebulição aumenta com o número de carbonos (menos no caso de cadeias ramificadas) Ponto de fusão aumenta aumento do número de carbonos (menos para número de carbonos impar)

3 Alcanos do ponto de ebulição
Alcanos ramificados têm menos superfície de contacto, o que enfraquece as forças intermoleculares

4 Pontos de fusão dos alcanos
Alcanos ramificados formam estruturas cristalinas mais eficientes, portanto têm p.f. mais elevados

5 Alcanos ramificados Aumento da ramificação baixa o ponto de ebulição
Aumento da ramificação aumenta o ponto de fusão H C 3 2 bp 60°C mp -154°C bp 58°C mp -135°C bp 50°C mp -98°C

6 Reacções dos alcanos Reacções dos alcanos
Cracking e hidrocracking (industrial) Halogenação

7 Conformações dos Alcanos
Estruturas que resultam da rotação livre da ligação C-C; Podem diferir em energia. O conformero de mais baixa energia é o que prevalece mais tempo. As moléculas rodam através das possíveis conformações.

8 Conformações do etano Conformação em estrela é a de mais baixa energia
O ângulo dihedral é de 60º model H Newman projection sawhorse

9 Conformações do etano (2)
Conformação eclipse tem a energia mais elevada Ângulo dihedral é de 0º

10 Análise Conformacional
Ângulo de torsão: resistente à rotação Para o etano são 3,0 kcal/mol

11 Conformações do propano
Aumento ligeiro da tensão torsional devido á presença do grupo metil que é mais volumoso

12 Conformações do butano (C2-C3)
Os grupos metil em eclipse são de energia mais elevada Impedimento estereo Ângulo dihedral 0º totally eclipsed

13 Conformações do butano (C2-C3)
Quando os grupos metil estão na posição anti é o conformero de mais baixa energia Ângulo dihedral 180º anti

14 Conformações do butano (3)
Grupos metil eclipsados com o hidrogénio Conformação com nível de energia mais alta do que em estrela Ângulo dihedral 120º eclipsed

15 Conformações do butano (4)
Conformação em estrela à direita Grupos metil mais próximos que a conformação anti Ângulo dihedral 60º gauche

16 Analise Conformacional

17 Alcanos de cadeia hidrocarbonada maior
Conformações anti são as de mais baixa energia A cadeia hidrocarbonada é em zigzag

18 Cicloalcanos Aneis de átomos de carbono (grupos CH2) Formula CnH2n
Não polar, insolúvel em água Forma compacta Ponto de ebulição e fusão semelhante aos alcanos ramificados com o mesmo número de carbonos

19 Isomerismo cis-trans Cis: grupos semelhantes estão no mesmo lado do anel Trans: grupos semelhantes estão no lado oposto

20 Estabilidade dos cicloalcanos
Heats of Combustion Alkane + O2  CO2 + H2O Anéis com 5 a 6 membros são mais estáveis Ângulos de ligação próximo de 109,5º Ângulo de torção Calor de combustão por -CH2- Long-chain 157.4 166.6 164.0 158.7 158.6 158.3

21 Ciclopropano Elevada tensão de anel devido à compressão do ângulo;
Muito reactivo, ligações fracas

22 Ciclopropano (2) Tensão torsional devido aos hidrogénios eclipsados

23 Ciclobutano Ângulo de tensão devido à compressão
Tensão torsional parcialmente aliviado devido ao anel fazer uma “prega”

24 Ciclopentano Se fosse planar os ângulos seriam de 108º, mas todos os hidrogénios serão eclipsados. A conformação “pragueada” reduz o ângulo torsional

25 Ciclohexano Ângulos seriam de 120º se fosse planar;
A conformação em cadeira tem ângulos de ligação de 109,5º e todos os hidrogénios estão em estrela; Não existe tensão angular nem tensão torsional

26 Conformação em cadeira

27 Conformação em barco

28 Energia Conformacional

29 Posições axial e equatorial

30 Ciclohexanos monosubstituidos

31 Interacções 1,3 diaxial

32 Ciclohexanos disubstituidos

33 Isomeros cis-trans Ligações que são cis, alternam axial-equatorial em volta do anel

34 Grupos volumosos Grupos como o t-butil causam uma grande diferença de energia entre a conformação axial e equatorial Conformação mais estável põe t-butil equatorial sem importância em termos de energia

35 Alcanos biciclicos Anéis fundidos partilham os carbonos adjacentes
As pontes dos anéis ligam 2 átomos de carbono adjacentes bicyclo[2.2.1]heptane bicyclo[3.1.0]hexane

36 Cis e Trans Decalina Ciclohexano fundidos formam conformações
Na estrutura onde os H’s da ponte são cis é mais flexível; Na estrutura onde os H’s da ponte são trans é mais flexível; trans-decalin cis-decalin