COMPUESTOS ALICICLICOS

Profesora Anabella Vallejos G

AlicclicosSon tambin conocidos como ciclos, debido a que la cadena de carbonos se encuentra cerrada

Podemos encontrar cicloalcanos, cicloalquenos y cicloalquinos

En el caso de los cicloalcanos, la frmula molecular general es CnH2n, debido a que requieren dos tomos menos de carbono, que en un alcano lineal.Por ejemplo, para un ciclo con 3 carbonos, tenemos:CnH2n

Reemplazando: C3H2x3 C3H6

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Tienen p.eb. y p.f. ms altos y densidades mayores que los correspondientes alcanos acclicos lineales, debido probablemente a su mayor rigidez y simetra que permiten unas fuerzas intermoleculares de atraccin (London) ms efectivas P.EbullicinP.FusinDensidadPROPIEDADES FISICAS

*NomenclaturaSi aparece algn enlace doble o varios sustituyentes (grupos alquilo, tomos halgenos) los tomos se numeran de forma que los nmeros ms bajos correspondan a:los dobles enlaces, en primer lugardespus a los sustituyentes

Si el compuesto tiene una cadena lateral compleja se nombra con un grupo secundario o sustituyente (ciclopentil, ciclohexil, etc.).Se suelen representar mediante una lnea poligonal

Nomenclatura de alicclicosSe nombran anteponiendo la palabra ciclo al hidrocarburo del cual provienen, y se aplican las mismas reglas que en los alcanos (para cicloalcanos). Por ejemplo:

H2C CH2 H2C CH2

Se debe tener en cuenta que cada uno de los vrtices de la figura corresponde a un carbono.

1234Posee 4 Carbonos, por lo tanto es un ciclobutano

Si existe un solo radical, no es necesario colocar su numeracin. Ejemplo:

CH3metilciclopropano

Si existen dos o ms radicales, se indica la posicin en orden alfabtico, sin olvidar, que los carbonos que llevan radicales deben llevar la numeracin ms baja.CH2CH3H3C12345etilmetilcinco carbonosOrdenando nos queda:1-etil-3-metilciclopentano

Ciclo alquenosEn este caso se utilizan las misma reglas que para los alcanos, pero se debe cambiar la terminacin ano por eno, ya que estamos frente a un hidrocarburo insaturado.

Es muy importante recordar que el los compuestos insaturados, el enlace doble o triple tiene la prioridad, por lo tanto la numeracin ms baja debe corresponder al carbono, en el cual se encuentran los enlaces.

EjemploCH2CH3123456Seis carbonosDoble enlaceetilOrdenando, nos queda: 3-etil-1-ciclohexeno

En el caso que se repitan los dobles enlaces tambin debes utilizar los sufijos, ya vistos. Por ejemplo:

CH312345Cinco carbonosDoble enlaceDoble enlacemetilPor lo tanto, nos queda:2-metil-1,3-ciclopentadieno

Hidrocarburos alicclicosEjemplos5-metil-1,3-ciclohexadieno 1,3-ciclohexadiino 2-ciclopentil-1-eteno isopropilciclopentano

EjerciciosA.-B.-

C.-D.-

RespuestasA.-1-etil-1,2-dimetilciclopentano B.-1,5-ciclooctadieno C.-4-etil-1,1,3-trimetilciclohexano D.-4-etil-3-metil-1-ciclopenteno

Hidrocarburos alicclicosEjercicio I:1-etil-2-metil-ciclohexano 1,1,3,3-tetrametilciclopentano ciclopentino 1,2-ciclopentadien-4-ino 1,3-ciclohexadien-5-ino 4-etil-1,2-dimetilciclohexano

ESTRUCTURA DE LOS CICLOALCANOS. Teora de las tensionesLas molculas de los cicloalcanos son ms inestables que las de los alcanos lneales de igual nmero de tomos de carbono. Esa inestabilidad puede ser cuantificada con ayuda de los calores de combustin y formacin.Se sabe que cada vez que aadimos un grupo CH2 a un alcano, su calor de combustin aumenta aproximadamente 157,4 Kcal/mol. Esta regla slo la cumple con exactitud el ciclohexano.

(CH2)n nCalculadoExperimentalDiferencia (Tensin total)Tensin por CH23-472.2-499.827.69.24-629.6-655.926.36.65-787.0-793.56.51.36-944.4-944.50.10.07-1101.8-1108.26.40.98-1259.2-1269.210.01.39-1416.6-1429.512.91.410-1574.0-1586.014.01.411-1731.4-1742.411.01.112-1888.8-1891.22.40.214-2203.6-2203.60.00.0

En el caso del ciclopropano la combustin es ms exotrmica de lo esperado. Esto quiere decir que la molcula de ciclopropano es ms energtica de lo esperado. En otras palabras: la molcula de ciclopropano es menos estable de lo esperado.

Los calores de formacin de propano y ciclopropano confirman el mayor contenido energtico de la molcula del segundo Mientras que el propano es 25 Kcal/mol menos energtico que sus elementos en condiciones estndar, el ciclopropano es casi 13 Kcal/mol ms energtico en esas mismas condiciones. Los cicloalcanos pequeos son ms inestables de lo que caba esperar considerndolos como alcanos normales. Cul es el origen de esa anormalidad?

Los tomos de carbono en los alcanos acclicos presentan ngulos de enlace de 109.5. Un cicloalcano requiere por su geometra ngulos de enlace diferentes de 109.5, los orbitales de sus enlaces carbono-carbono no pueden conseguir un solapamiento ptimo y el cicloalcano estar afectado de una tensin angular. El ngulo interno del ciclopropano es de 60,. El enlace C-C es mucho ms dbil (DHC-C = 65 kcal/mol) que en un alcano lineal Los hidrgenos de carbonos contiguos estn eclipsados. Esto confiere una tensin torsional . En los acclicos los hidrgenos pueden adoptar una conformacin alternada donde se minimicen sus interacciones estricas y orbitlicas

Teora de las tensiones. Adolf Won Baeyer (Premio Nobel en 1905) Los cicloalcanos son menos estables debido a las tensiones producidas en el anillo

Conformacin y estabilidad de cicloalcanosExisten tres factores que influyen en la energa de los cicloalcanos:Tensin angular: debida a la expansin o compresin de los ngulos de enlace.Tensin torsional: debido al eclipsamiento de tomos y enlaces.Tensin estrica: debido a repulsiones entre tomos cercanos.

Tensin angularLa tensin angular es la tensin debida a la desviacin del ngulo de enlace (109,5 para la hibridacin sp3), ya sea por compresin o expansin.

Enlaces axiales y ecuatoriales del hexano

Isomera cis-trans en los alcanosComo en los alquenos, en los anillos de cicloalcanos est restringida la libre rotacin. Dos sustituyentes en un cicloalcano pueden estar al mismo lado (cis) o en lados opuestos (trans) del anillo.

Ciclohexanos 1,4-disustituidosEl 1,4-dimetilcicclohexano se presenta como un par de diastereoismeros cis-trans . El diastereoismero cis se trata de un confrmero a-e. El diastereoismero trans puede adoptar dos conformaciones a-a, e-e, estando el equilibrio muy desplazado hacia la forma e-e.

Tensin de anillo en el ciclopropano.Los ngulos de enlace se han comprimido hasta 60, en lugar de 109,5 de los ngulos de enlace correspondientes a la hibridacin sp3 de los tomos de carbono. Esta severa tensin angular da lugar a un solapamiento no lineal de los orbitales sp3 y forma enlaces torcidosLa compresin del ngulo del ciclopropano es 49,5. La alta reactividad de los ciclopropanos se debe al solapamiento no lineal de los orbitales sp3

Ciclopropano

a) Tensin anularLos cicloalcanos son menos estables que sus homlogos alifticos debido a las tensiones producidas en el anillo

El ngulo interno del ciclopropano es de 60, mucho ms pequeo que el ngulo natural de los hbridos sp3 (109.5). Por tanto el solapamiento no puede ser frontal y es ms imperfecto. Esto se demuestra experimentalmente porque el enlace C-C es mucho ms dbil (DHC-C = 65 kcal/mol) que en un alcano lineal. En un alcano lineal el solapamiento frontal de los orbitales hbridos sp3 es mximo, dando lugar a un enlace C-C de gran fortaleza (DHC-C = 90 kcal/mol). Por otra parte, los hidrgenos pueden adoptar una conformacin alternada donde minimicen sus interacciones estricas y orbitlicas.

Adems de la distorsin en el solapamiento de los orbitales hbridos debido al pequeo tamao del anillo, los hidrgenos de carbonos contiguos estn inevitablemente eclipsados. Esto confiere una inestabilidad aadida a la molcula.

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b) Tensin torsionalCiclopropano

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Conformaciones del ciclopropano.Todos los enlaces carbono-carbono estn eclipsados, generando una tensin torsional que contribuye a la tensin total del anillo.La tensin angular y la tensin torsional en el ciclopropano hacen que el tamao de este anillo sea extremadamente reactivo.

Tensin de anillo de un ciclobutano.La tensin de anillo de un ciclobutano plano se debe a dos factores: la tensin angular debida a la compresin de los ngulos de enlace desde el ngulo tetradrico de 109,5 hasta 90, y la tensin torsional debida al eclipsamiento de los enlaces C-H.La compresin para el butano es 19,5. La tensin angular y la tensin torsional explican la alta reactividad de los anillos de cuatro tomos de carbono

Ciclobutano

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Conformaciones del ciclobutano.La conformacin del ciclobutano es tal que el anillo est ligeramente doblado. Esta deformacin de la coplanaridad proporciona un relajamiento parcial del eclipsamiento de los enlaces, como se observa en la proyeccin de Newman. Compare esta estructura real con la hipottica estructura planaUn compuesto cclico con 4 o ms tomos de carbono adopta conformaciones que no son planas para relajar la tensin del anillo. El ciclobutano adopta la conformacin doblada para disminuir la tensin torsional causada al eclipsar los tomos de hidrgeno

Conformaciones del ciclopentanoLa conformacin del ciclopentano est ligeramente doblada, como la forma de un sobre. Esta conformacin plegada reduce el eclipsamiento de los grupos CH2 adyacentes

Ciclopentano

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