Analisi conformazionale

1. Disegnare la proiezione di Newman del conformero più stabile del 2-metilpropano.

2. Disegnare il conformero a più bassa energia che deriva dalla rotazione intorno al legame C2-C3 del butano.

3. Disegnare il conformero gauche del butano.

4. Tra i conformeri del butano, quale si trova al minimo di energia su un diagramma di energia potenziale:
a) gauche
b) eclissato
c) gauche e anti
d)anti

6. Mediante le proiezioni di Newman , rappresentare le conformazioni dell’1,2-dicloroetano corrispondenti ai minimi ed ai massimi di energia su un diagramma di energia potenziale.

7. Scrivere i conformeri sfalsati ed eclissati dei seguenti composti (formule proiettive di
Newman e formule a cavalletto):
a) 2-metilbutano, rispetto al legame C2-C3;
b) 2,2,3,3-tetrametilbutano, rispetto al legame C2-C3;
c) 1,2-dibromoetano;
d) 1,2-dicloro-1-fluoroetano;
e) esano, rispetto al legame C3-C4;
f) 2-cloro-3-metilpentano, rispetto al legame C2-C3;
g) 2-metilpentano, rispetto al legame C1-C2;
h) 2-metilpentano, rispetto al legame C2-C3; i) 2-metilpentano, rispetto al legame C3-C4.

8. Disegnare il diagramma di energia potenziale per le conformazioni di I) etano, II) neopentano e III) 2-cloro-3-metilpentano (prendere in considerazione il legame C2-C3). Indicare anche i conformeri che corrispondono ai massimi e ai minimi di energia.

9. Scrivere le proiezioni di Newman della conformazione anti e delle due conformazioni
eclissate dell’1,2-diiodoetano. Quale delle due conformazioni eclissate ha energia maggiore?


10. Disporre i seguenti cicloalcani in ordine di tensione d’anello crescente:
a) cicloesano
b) ciclopropano
d) ciclobutano
e) ciclopentano

11. Descrivere le fonti dell’energia torsionale e angolare presenti nel ciclopropano.

12. Quale delle seguenti affermazioni è una descrizione corretta del conformero più stabile del 1,1,3-trimetilcicloesano?
a) il metile al C-3 è equatoriale
b) C-1 è un carbonio terziario e C-3 è primario
c) C-1 è quaternario e C-3 è secondario
d) il metile al C-3 è assiale

13. Disegnare i due conformeri a sedia dei seguenti composti e dire qual è il più stabile dei due.
a) cis-1-bromo-2-metilcicloesano
b) cis-1-isopropil-2-metilcicloesano
c) trans-1-butil-2-isopropilcicloesano
d) trans-1-terz-butil-3-metilcicloesano
e) trans-1-cloro-4-propilcicloesano.

14. Per ciascuno dei seguenti composti I) disegnare il conformero a sedia più stabile dell’isomero geometrico più stabile II) dire se si tratta dell’isomero cis o trans:
a) 1-butil-2-metilcicloesano
b) 1-terz-butil-2-metilcicloesano
c) 1,4-dietilcicloesano

15. Dire quali conformeri del cicloesano corrispondono ai minimi e ai massimi di energia (a-g) in questo grafico:


NB: per gli esercizi che richiedono il disegno di strutture o grafici, si potrà chiedere feedback a fine lezione

6 comments

  • DANIELA CARTINI

    1) Per la seguente molecola ho scritto la conformazione più stabile prendendo in considerazione il legame carbonio 2-3. Ho scritto la conformazione sfalsata in cui i due gruppi metilici sono in anti tra di loro.
    2) La conformazione più stabile è la conformazione con i gruppi metilici in anti .
    3) Esistono due possibili conformeri gauche per il butano. Entrambi avranno energia paragonabile.
    4) Anti
    5) Per il 1,2-dicloroetano il conformero anti è quello a minore energia , non ha tensione sterica , tipica dei conformeri invece con conformazione eclissata. Il conformero invece che presenterà i due atomi di cloro vicini nella conformazione eclissata è quello a maggiore energia. Ho ottenuto il conformero a maggiore energia facendo una rotazione di 180°.

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  • DANIELA CARTINI

    10) La tensione d’anello cresce al diminuire del numero di carboni presenti nel ciclo. E’ un fattore inversamente proporzionale. Di conseguenza l’ordine di tensione d’anello anche nota come tensione angolare crescente sarà :
    cicloesano-ciclopentano-ciclobutano-ciclopropano.
    11) La tensione ad anello è un tipo di tensione che viene a crearsi quando dei cicli a più termini deviano l’angolo di legame ideale di molto rispetto a un carbonio ibridato sp3. Un carbonio sp3 avrà infatti angoli di legame di 109,5°. Il ciclopropano invece risulta il meno stabile tra i cicli proprio perchè pur avendo carboni ibridati sp3 presenterà una deviazione del suo angolo di legame che misurerà 60°. Questo accade per due motivi. Il primo è che i legami sigma nel caso del ciclopropano non possono , per una questione di chiusura dell’anello , essere diretti l’uno verso l’altro .Questo fa si che la sovrapposizione di questi orbitali sp3 sia meno efficace e quindi più debole. In aggiunta a questo tipo di tensione c’ anche un fattore noto come tensione torsionale che fa diminuire la stabilità del ciclopropano ossia i legami c-h che sono eclissati. Essendo eclissati si troveranno molto vicini ad altri H. Il ciclo a 3 termini è tra i cicli, quello meno stabile
    12) D
    13) a= più stabile il conformero con il Bromo in posizione equatoriale
    b= più stabile il conformero con l’isopropile in posizione equatoriale
    c= più stabile il conformero con i due gruppi ossia butile e isopropile in posizione equatoriale
    d= più stabile il conformero che presenta il terz-butil in posizione equatoriale
    e=più stabile il conformero che presenta entrambi i sostituenti in posizione equatoriale , diretti uno verso l’alto e uno verso il basso in quanto isomeri trans
    14) a = Se scriviamo l’isomero cis entrambi saranno diretti verso il basso o verso l’alto. Una volta fatta l’inversione ci troviamo che uno è in equatoriale e uno è in assiale nelle posizioni 1 e 2 . Per questo l’isomero più stabile sarà quello trans con i due gruppi in posizione equatoriale , uno verso l’alto e uno verso il basso.
    b= Stesso discorso fatto in a. Per questo l’isomero che darà la conformazione più stabile sarà quello trans
    c= isomero trans darà l’isomero più stabile con i due gruppi in equatoriale.
    15) Minimi di energia a e g . Risultano uguali perchè sono in pratica la stessa conformazione , ottenuta partendo da a e ruotando di 360°.B ed F sono invece i due conformeri probabilmente gauche perchè sono a più alta energia e questo mi fa pensare che i gruppi hanno una tensione sterica gauche dovuta al fatto che i gruppi sono più vicini tra di loro

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    • monicascognamiglio

      10) attenzione, non è corretto affermare che la tensione d’anello aumenta al diminuire del numero di atomi di carbonio. questo è vero solo per i 4 cicloalcani qui presi in considerazione. Attenti sempre a non confondere correlazione con nesso di causa.
      13) Dai un’occhiata alla tabella sul libro relativa alle costanti di equilibrio per i cicloalcani monosostituiti. Per il metile troverai una costante molto più grande. Infatti, anche se il bromo è un atomo grande, devi considerare l’ingombro sterico dovuto, non al carbonio da solo, ma al gruppo -CH3. Inoltre, non dimentichiamo che il bromo usa orbitali 4sp3 per fare il legame sigma col carbonio. Di conseguenza, il legame sarà più lungo e quindi il bromo sarà più lontano, dando meno interazioni.
      15) qui facciamo riferimento ai conformeri del cicloesano (barca, sedia, ecc.). Bisogna dire dove è collocato ciascun conformero sul grafico riportato

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  • 1) Il conformero più stabile è un conformero sfalsato che deriva dalla rotazione intorno al legame C2-C3
    2) il conformero a più bassa energia sarà il conformero anti (i due metili sono in direzioni opposte)
    3) il conformero gauche del butano ha i due metili vicini tra di loro->tensione sterica maggiore
    4) D
    10) a,e,d,b
    11) il ciclopropano presenta tensione angolare perchè il suo angolo di legame rappresenta una deviazione rispetto all’angolo ideale di 109.5°, ciò porta a una minore stabilità, inoltre non abbiamo una sovrapposizione ottimale dei due orbitali sp3 dei carboni, quindi si formerà un legame sigma molto più debole. L”elevato contributo di tensione torsionale è dovuto al fatto che ciascun legame C―H è eclissato con i legami C―H dei carboni adiacenti.
    12) D
    13) a. quello più stabile presenta il bromo il posizione equatoriale
    b. quello più stabile presenta l’isopropile in posizione equatoriale
    c. più stabile quando entrambi sono in posizione equatoriale
    d. più stabile quando il terz-butil è in posizione equatoriale
    e. più stabile quando entrambi sono in posizione equatoriale
    14) a. trans
    b. trans
    c. trans
    15) minimi di energia: a e g, energia massima: b e f

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  • 6) più stabile: con i due atomi di cloro in direzioni opposte-> conformero anti; meno stabile: conformero eclissato a pi alta energia con i due atomi di cloro vicini tra loro
    9) tra i conformeri eclissati quello a energia maggiore ha i due atomi di iodo vicini tra loro, con un angolo di 0 gradi.
    12) mi correggo, la risposta giusta è la a: metile in equatoriale
    14) mi correggo a: cis

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