IsomeríaIsomería

Isómeros = compuestos que tienen una misma fórmula molecular pero distinta estructura.

CH3CH2CH2CH3

Butano Isobutano

CH3CH(CH3)2

Análisis ConformacionalAnálisis Conformacional

Aparece en los compuestos que presentan conformaciones diferentes. Se denomina análisis conformacional al estudio de dichas conformaciones.

Análisis Conformacional

Conformaciones. Son las diferentes disposiciones espaciales de los átomos cuando la cadena realiza un giro cuyo eje es un enlace simple C - C.

Existen varias formas para representar esquemáticamente las conformaciones existentes por la rotación de un enlace C-C simple.

Formas de representación

a. Representación con cuñas y líneas de rayas

b. Caballete tridimensional

c. Proyecciones de Newman

b. Caballete tridimensionala. Representación con cuñas y líneas de rayas

CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3

CH3CH3

CH3

H CH3

H CH3

H

H

H

HH

HH

H

c. Proyecciones de Newman

Factores que controlan el Factores que controlan el equilibrio conformacionalequilibrio conformacional

1. TENSIÓN TORSIONAL1. TENSIÓN TORSIONAL

Cambio total de energía debido a la rotación de una Cambio total de energía debido a la rotación de una conformación eclipsada a una alternada, susceptible de conformación eclipsada a una alternada, susceptible de medirse experimentalmente.medirse experimentalmente.

Hay tensión torsional cuando los enlaces están alineados. Hay tensión torsional cuando los enlaces están alineados.

2. TENSIÓN ESTÉRICA2. TENSIÓN ESTÉRICA

Proviene de la palabra griega que significa espacio, y es debida Proviene de la palabra griega que significa espacio, y es debida a la cercanía de grupos a la cercanía de grupos alquilo entre sí.alquilo entre sí.

La desestabilización es causada por la repulsión de Van der La desestabilización es causada por la repulsión de Van der Waals.Waals.

ALCANOSALCANOS

Isómeros conformacionales originados por la rotación Isómeros conformacionales originados por la rotación en torno a un enlace sigma.en torno a un enlace sigma.

Conformaciones eclipsadas y alternadas.Conformaciones eclipsadas y alternadas.

Proyecciones de Newman.Proyecciones de Newman.

Desestabilización debida a tensión torsional y Desestabilización debida a tensión torsional y estérica.estérica.

La configuración eclipsada es la de mayor energía. La configuración eclipsada es la de mayor energía.

Tiene más tensión torsional (energía que se obtiene para que tenga esa torsión.) Tiene más tensión torsional (energía que se obtiene para que tenga esa torsión.) Para el etano la tensión torsional es de 12.6 kJ/mol. Para el etano la tensión torsional es de 12.6 kJ/mol.

La configuración escalonada es la de menor energía o la más estable.La configuración escalonada es la de menor energía o la más estable.

ECLIPSADA vs ESCALONADAECLIPSADA vs ESCALONADA

TENSIÓN TENSIÓN TORSIONALTORSIONAL

ENERGÍAENERGÍA ESTABILIDADESTABILIDAD

E

Grado de rotación

30060 120 180 2400 360

A

BB B

A A AH

H

HH

HH

H

H

HH

HH

H

H

HH

HH

H

HH

H

H H

H

HH

H

H H

H

HH

H

H H

H

H

HH

HHCONFIGURACIÓN

MENOS ESTABLE

CONFIGURACIÓN MÁS ESTABLE

A --- ECLIPSADA

B --- ALTERNADA

ALCANOS SUPERIORESALCANOS SUPERIORES

En este caso se emplea la configuración del etano y el En este caso se emplea la configuración del etano y el resto de la molécula, se toma a manera de sustituyentesresto de la molécula, se toma a manera de sustituyentes

Pueden presentar diversos tipos de conformaciones diferentes a las conformaciones eclipsada o escalonada, por la presencia de grupos sustituyentes.

Existen configuraciones gauche y anti para la conformación alternada y syn para la conformación eclipsada

Confórmeros Confórmeros gauchegauche y y antianti

Se da en las conformaciones alternadas.Se da en las conformaciones alternadas.

Confórmeros Confórmeros gauchegauche (oblicuos): (oblicuos): Isómeros que tienen los Isómeros que tienen los sustituyentes próximos entre sí en una conformación alternada (60º).sustituyentes próximos entre sí en una conformación alternada (60º).

Confórmeros Confórmeros anti anti :: Isómeros cuyos sustituyentes están Isómeros cuyos sustituyentes están separados por un ángulo de 180º.separados por un ángulo de 180º.

Confórmero syn: En él los grupos sustituyentes están eclipsados; existe la mayor tensión estérica y también hay tensión torsional, ya que los hidrógenos estan bien cerca el uno del otro. Posee la mayor energía.

CH3

CH3

H H

H H

anti

CH3 CH3

H H

H

H

CH3CH3

H H

H

H

gauche gauche

CH3CH3

HHH H

syn continuar

ejercicio

Ejercicio : Dibuje las conformaciones para el butano y el diagrama de Energía.

1.configuraciónSyn eclipsadamayor energía

rotar 60° rotar 60° rotar 60°

2.configuraciónoblicua

(gauche) bajaenergía

3.configuracióneclipsada

alta energía

H

H CH3

H CH3

HH

H CH3

H CH3

H

H

H

H

CH3

H CH3

HH

H

H H

H CH3

HH

H

H CH3

H

HH

H

H HCH3

CH3 H CH3

H CH3

H

H

H

Hrotar 60° rotar 60°

4.configuraciónAnti, bajaenergía

5.altaenergía

igual al 3.

6.configuraciónoblicua. Baja

energía igual al 2

E

Degrees of Rotation

A A

E

CC

D

B

30060 120 180 2400 360

A. configuración syn eclipsada mayor energía. MENOS

ESTABLE

D. Configuración Anti, baja energía. CONFIGURACIÓN

MÁS ESTABLE

B. configuraciónOblicua (gauche) baja

energía

C. configuraciónEclipsada alta energía

H CH3

HH

H

H CH3

H

H

H CH3

H CH3

HH

H CH3

H CH3

H

H

H

H

CH3

H CH3

HH

H

H HH

H

H

H HCH3

CH3

C. Alta energía igual al C.

H CH3

H CH3

H

H

H

H

E. Configuración oblicua. Baja energía igual al B

H

H CH3

H CH3

HH

Alta energía igual al A.

CICLOALCANOSCICLOALCANOS Presentan conformación plana y doblada para anillos de 3, 4 y Presentan conformación plana y doblada para anillos de 3, 4 y 5 miembros.5 miembros.

Los factores que controlan el equilibrio conformacional de los Los factores que controlan el equilibrio conformacional de los alcanos (tensión torsional y estérica) se aplican también en los alcanos (tensión torsional y estérica) se aplican también en los cicloalcanos.cicloalcanos.

Confórmeros alternados favorecidos respecto a los eclipsados.Confórmeros alternados favorecidos respecto a los eclipsados.

Factores que controlan la preferencia de conformación en

los anillos pequeños

Es causada por la deformación del ángulo que dicta la hibridación de los átomos del anillo.

1. TENSIÓN ANGULAR1. TENSIÓN ANGULAR

2. TENSIÓN TORSIONAL2. TENSIÓN TORSIONAL

Igual que en los alcanos.

CICLOHEXANOSCICLOHEXANOS

Conformaciones: silla, bote y bote torcido.Conformaciones: silla, bote y bote torcido.

El ciclohexano no presenta tensión angular en sus tres El ciclohexano no presenta tensión angular en sus tres configuraciones.configuraciones.

Silla: conformación más estable, con hidrógenos en posiciones Silla: conformación más estable, con hidrógenos en posiciones axiales y ecuatoriales.axiales y ecuatoriales.

Posición ecuatorial: la más estable (menor efecto estérico y Posición ecuatorial: la más estable (menor efecto estérico y menor tensión torsional.menor tensión torsional.

La configuración silla es la más estable y la de menor energía, todos sus carbonos estan escalonados y no tiene tensión torsional. La configuración bote tiene tensión torsional.

SILLA MÁS ESTABLE QUE SILLA MÁS ESTABLE QUE BOTEBOTE

Conformación boteConformación silla

Comparación entre silla y bote

H

H

H

H

H

H

H

H

H

HH

H

axial

axial

axial

axial

axialaxial

ecuatorialecuatorial

ecuatorialecuatorial

ecuatorial

ecuatorial

Perpendicular al plano

En el plano, y se representa con

cuñas

Debido a que los compuestos cíclicos tiene rotación impedida, en los enlaces C – C se generan los siguientes isomeros.

ISÓMEROS EN ISÓMEROS EN CICLOALCANOSCICLOALCANOS

Ciclohexanos monosustituidosCiclohexanos monosustituidos

Interconversión axial-ecuatorial del sustituyente.Interconversión axial-ecuatorial del sustituyente.

Ciclohexanos disustituidosCiclohexanos disustituidos

Interconversiones y estabilidad:Interconversiones y estabilidad:

Sustitución 1,2: Sustitución 1,2: transtrans más estable más estable Sustitución 1,3: Sustitución 1,3: ciscis más estable más estable Sustitución 1,4: Sustitución 1,4: transtrans más estable más estable

H

H

H

H

H

H

H

HH

H

Hdoblez H

H

H

H

HH

H

H

H

HH

H

Interconversión axial-ecuatorial del Interconversión axial-ecuatorial del sustituyente.sustituyente.