Química da vida: Cicloalcanos

Atividade 3
Represente a estrutura para as moléculas orgânicas cíclicas:
a) cis-1-cloro-2-metilciclopentano;
b) trans-1-t-butil-3-metilciclohexano.
Estabilidade dos cicloalcanos
Quando observamos a estrutura dos primeiros cicloalcanos, vemos que os ângulos
internos dos polígonos regulares correspondentes são teoricamente bastante
desviados do ângulo de 109,5°, do tetraedro regular, para o ciclopropano, com
60°, e para o ciclobutano, com 90°. Ao se analisar os calores de combustão para os
derivados cicloalcanos, observa-se diferenças significativas para alguns anéis em relação
ao correspondente de cadeia linear, sendo encontrados valores maiores. Essa diferença é
atribuída à tensão anelar, que é a tensão adicional em relação aos análogos cíclicos, devido
à tensão angular, resultante da compressão teórica para um ângulo inferior ao ângulo
normal do tetraedro regular; e à tensão torcional, devido às conformações eclipsadas (em
coincidência) dos átomos ou grupos ligados ao anel.
Na Figura 1, mostrada a seguir, podemos ver, na estrutura do ciclopropano, os hidrogênios
todos na conformação em coincidência, resultando em tensão torcional. A estrutura do
ciclopropano é plana e rígida, o que impede a rotação das ligações C-C, aliviando essa tensão.
Podemos observar também que os ângulos internos C-C-C do ciclo propano impõem
ângulos de 60°, o que é um desvio significativo do ângulo do tetraedro regular de 109,5°.
Cálculos matemáticos sugerem uma combinação curva entre os orbitais atômicos na formação
da ligação C-C, permitindo uma melhor acomodação ao ângulo imposto pela hibridização do
carbono. Isso leva à menor sobreposição dos orbitais e conseqüentemente à formação de
uma ligação C-C mais fraca. Os ângulos de ligação C-C-C não são 60° tampouco 109,5°,
mas sim próximos àquele originado pelas linhas tracejadas na direção dos orbitais atômicos
que não se superpõem frontalmente (veja a Figura 1, estrutura (a)). A ligação “curva” ajuda a
entender como anéis tão tensionados são formados. Essa menor sobreposição proporciona
Aula 03 Química da Vida 7