ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZONombre: Bryan Eduardo OrozcoQumica Orgnica I BTEORIA DE BAEYERCONFORMACIONES DE CICLOALCANOSEn 1885, Adolf von Baeyer (Nobel de Qumica, 1905) sugiri que los anillos menores y mayores podran ser inestables debido a la tensin angular, es decir, la tensin inducida en la molcula cuando los ngulos de enlace son forzados a desviarse del valor tetradrico normal de 109,5 .

Bas sus sugerencias en la nocin geomtrica de que un anillo de tres miembros (cilopropano) debe ser un tringulo equilatero con ngulos de enlace de 60, un anillo de cuatro carbonos (ciclobutano) debe ser un cuadrado con ngulos de enlace de 90, el ciclopentano un pentgono regular con ngulos de enlace de 108, y as sucesivamente.Cul es la realidad? Para medir la cantidad de tensin en un compuesto, debemos medir su energa total y luego restar la energa de un compuesto libre de tensiones tomado como referencia. La diferencia entre los dos valores es la cantidad de energa extra en la molcula debida a la tensin. La forma ms sencilla para esto es medir su calor de combustin, o sea, la cantidad de calor liberada cuando el compuesto se quema completamente en presencia de oxgeno: cuanto mayor es la energa del compuesto, ms calor (energa) se libera en la combustin.Rotacin restringida sobre un enlace Los cicloalcanos, a diferencia de los alcanos acclicos, no pueden girar libremente sobre el eje C-C debido a su estructura cclica. Por lo mismo, se dice que presentan restriccin en la rotacin sobre el enlace sigma. Esto hace que el nmero de confrmeros posibles para un cicloalcano sea limitado.Adolf von Baeyer y la teora de las tensiones en los cicloalcanos Asumi que los cicloalcanos son polgonos planos La distorsin de los ngulos de enlace (109.5) causa tensin angular en cicloalcanos con anillos mayores o menores que el ciclopentano. Baeyer tiene el crdito de introducir la idea de la tensin angular como un factor desestabilizador. Tipos de tensin en cicloalcanos Torsional tensin que resulta de grupos eclipsados

Tensin de van der Waals (tensin estrica) tensin que resulta de tomos muy prximos entre s

Tensin angular tensin que resulta de distorsin de los ngulos de enlace con respecto al valor de 109.5

Ciclopropano El anlisis conformacional del ciclopropano nos indica que sus tres tomos de carbono son, por necesidad geomtrica, coplanares, por lo que tiene ngulos de enlace C-C-C de 60 lo que origina considerable tensin angular. Cmo puede la teora de orbital molecular explicar esta gran distorsin de los enlaces respecto al ngulo tetradrico normal de 109?.La respuesta es que el ciclopropano se describe mejor si se considera que tiene enlaces curvos. En un alcano no tensionado, la mxima eficacia de enlace se logra cuando los dos tomos estn localizados de modo que sus orbitales superpuestos apunten directamente uno hacia el otro.La energa de disociacin normal de un enlace C-C es de 88 kcal/mol, mientras que para un enlace C-C en el ciclopropano es de 65 kcal/mol.Adems de tensin angular el ciclopropano debe tener considerable tensin torsional, porque los enlaces carbono-hidrgeno en tomos de carbono vecinos estn eclipsadosConformaciones del ciclobutano El ciclobutano tiene aproximadamente la misma tensin total (26,4 kcal/mol) que el ciclopropano (27,6 kcal/mol). Esto se debe a que, aunque tiene mayor tensin torsional debido a la mayor cantidad de hidrgenos en el anillo, el ciclobutano tiene menor tensin angular.Mediciones espectroscpicas indican que el ciclobutano no es del todo planar, sino que est ligeramente flexionado, de modo que uno de los tomos de carbono se encuentra 25arriba del plano formado por los otros tres (fig.7.3a). El efecto de esta ligera flexin es un aumento en la tensin angular pero un descenso en la tensin torsional (fig.7.3b), hasta que se alcanza un equilibrio de energa mnima entre los dos efectos opuestos.

Conformaciones del ciclopentano Baeyer predijo que el ciclopentano estara casi libre de tensin, pero en realidad tiene una energa de tensin total de 6 kcal/mol.La tensin angular en la conformacin plana del ciclopentano es relativamente pequea, dado que los ngulos de 108 de un pentgono regular no son muy diferentes de los ngulos de enlace de 109 que caracteriza al carbono con hibridacin sp3 . Sin embargo, la tensin de torsin es importante, dado que hay cinco enlaces eclipsados en la parte superior del anillo y otros cinco eclipsados en la cara inferior.Parte de esta tensin de torsin, pero no toda, puede ser eliminada en las conformaciones no planas.Ciclohexano La conformacin ms estable del ciclohexano es la conformacin silla. En ella, cuatro de los tomos de carbono del anillo ( C-2, C-3, C-5 y C-6) estn en el mismo plano, C-1 est por encima del plano y C-4 est por debajo del plano. Con ngulos de enlace C-C-C de 111, est prcticamente libre de tensin angular. An ms, si se observa a lo largo de cualquiera de los enlaces carbono-carbono en una proyeccin de Newman, se halla que en la conformacin de silla el ciclohexano no presenta torsin torsional; todos los enlaces carbono-hidrgeno vecinos estn perfectamente alternados.

Enlaces axiales y ecuatoriales en el ciclohexano Una de las consecuencias de la conformacin de silla del ciclohexano es que existen dos tipos de tomos de hidrgeno: hidrgenos axiales e hidrgenos ecuatoriales.El ciclohexano silla tiene seis hidrgenos axiales que estan perpendiculares al plano del anillo (paralelos al eje) y seis hidrgenos ecuatoriales que estn ligeramente inclinados hacia arriba y hacia abajo del plano del anillo, ms o menos en el plano principal del anilloInversin conformacional (aleteo del anillo) en el ciclohexanoPuesto que el ciclohexano tiene dos tipos de posiciones para sus hidrgenos, axial y ecuatorial, podra esperarse que un ciclohexano monosustituido presentara dos formas isomricas. Sin embargo, a temperatura ambiente existe un solo ciclohexano monosustituido debido a que el ciclohexano es conformacionalmente mvil.Las dos conformaciones de silla pueden interconvertirse con facilidad, con el resultado de que se intercambian las posiciones axiales y ecuatoriales. Esta interconversin se denomina interconversin de anillo

BIBLIOGRAFA Dra. Mara Ins Ybarra Profesora Asociada Qumica Orgnica I 2009 Fundamentos de Qumica Orgnica TEMA 7 ESTEREOQUIMICA I Anlisis Conformacional de Cicloalcanos Facultad de CC.QQ y Farmacia USAC Departamento de Qumica Orgnica Qumica Orgnica 1 Seccin D 2014