Weekend Organic Chemistry Challenge
Regolamento:
- Vincerà la sfida chi risponderà per primo CORRETTAMENTE
- La risposta dovrà essere inserita come commento al post.
- Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
- Il tempo massimo a disposizione sarà di 24h dalla pubblicazione del post.
- Il vincitore (3 punti) sarà annunciato mercoledì a lezione.
Osservare le due strutture qui sotto. Mentre per il composto a, il conformero più stabile sarà quello con tutti i sostituenti in equatoriale, nel caso del composto b, inaspettatamente, i sostituenti preferiscono la posizione assiale. Fornire una spiegazione plausibile.
Si raccomanda l’utilizzo della terminologia tecnica adeguata!
Chimica Organica-DiSTABiF 
Il secondo composto è più stabile quando i sostituenti sono in assiale, perché nonostante le interazioni 1,3 diassiali i sostituenti con un ingombro sterico maggiore tendono ad essere più lontani tra loro.
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Nella conformazione A il conformero più stabile è quello che presenta i sostituenti in posizione equatoriale poiché, in questo modo, i sostituenti stessi avranno più spazio e ridurranno, così, le interazioni steriche sfavorevoli 1,3-diassiali. Se, invece, i metili fossero stati in posizione assiale sarebbero state favorite interazioni con i gruppi posizionati sui carboni 1 e 3 e ciò avrebbe contribuito alla destabilizzazione della struttura.
Nella conformazione B è più stabile la struttura con i sostituenti in posizione assiale poiché, in questo modo, i gruppi isopropile hanno più possibilità di estendersi nello spazio, diminuendo, l’ingombro.
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Nel secondo caso (B) noteremo che quando i sostituenti sono in posizione assiale, avranno tutti i singoli dipoli opposti che si annulleranno a vicenda (momento dipolare nullo) e di conseguenza il composto risulterà più stabile.
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Disegnando il composto B con la conformazione a sedia ho notato che: quando presenta i sostituenti in posizione equatoriale, essi sono più distanti dall’anello ma molto più vicini tra loro, in particolare quelli in posizione 1,2,3 e quelli in posizione 4,5,6 avranno una certa tensione sterica a causa del loro ingombro. Quando invece ha i sostituenti in posizione assiale, nonostante esso presenti 6 interazioni 1,3-diassiali, i sostituenti risultano però più lontani tra loro, quindi con minore tensione sterica.
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Nel composto a le posizioni equatoriali sono favorite poichè nel caso opposto si evidenziano interazioni 1-3 diassiali tra i metili, abbastanza forti da poter ignorare il fatto che i sostituenti più ingombranti siano tra loro distanti di 120°.
Nel caso b invece la presenza di sostituenti ramificati e quindi molto più ingombranti, non permette di ignorare le interazioni gauche dettate dalle posizioni equatoriali, per cui viene favorito il conformero che permette agli isopropili di essere l’uno a 180° rispetto all’altro.
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Il secondo composto (B) favorisce il posizionamento dei sostituenti, i quali risultano molti più ingombranti rispetto ai sostituenti del primo composto, con dei legami assiali perché se quest’ultimi fossero tutti in posizione equatoriale aumenterebbe la Tensione Sterica (tensione dovuta alla repulsione del gruppo), quindi risulterebbe meno stabile.
Diversamente accade quando questi legami sono assiali: i sostituenti risultano più lontani tra di loro interagendo meno, rendendo così il composto più stabile.
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Il composto b è più stabile quando ha i sostituenti in posizione assiale perchè questi ultimi sono più distanti tra loro, di conseguenza hanno meno possibilità di interagire. Invece se fossero in posizione equatoriale ci sarebbe un aumento della tensione sterica dovuta al loro maggiore ingombro che renderebbe il composto instabile.
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Nei conformeri a sedia i sostituenti generalmente preferiscono la posizione equatoriale poiché esistono le interazioni 1,3 diassiali che sono destabilizzanti dato che portano i sostituenti ad avvicinarsi ad una distanza minore dei raggi di Wander Wals e, quindi, ad avere un ingombro sterico. Tuttavia quando i sostituenti sono gruppi molto voluminosi tale ingombro sterico si verifica in misura maggiore su due sostituenti consecutivi che occupano una posizione equatoriale piuttosto che nei sostituenti 1,3 diassiali (sostituenti 1,3 in posizione equatoriale) , e ciò spiega perché il composto B risulta più stabile.
In questo caso infatti, essendo il ciclo esano completamente sostituito abbiamo i sostituenti in tutte le posizioni consecutive e, la voluminosità dei gruppi, porta i sostituenti consecutivi in posizione equatoriali a dare un eccessivo ingombro sterico maggiore delle interazioni 1,3 diassiali che destabilizzerebbero le posizioni assiali. È dunque per questo motivo che viene preferita la posizione assiale.
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Il cicloesano presenta diversi conformeri. Il più stabile è quello a sedia con i sostituenti diretti verso l’esterno dell’anello , rispettivamente in posizione equatoriali. In questo caso però nel composto B i sostituenti sono in posizione assiale e più lontani tra di loro.Essendo più lontani è una conformazione più stabile perchè presenta meno interazioni diassiali. Se invece facciamo l’inversione e abbiamo un cicloesano con sostituenti in equatoriale i sostituenti più ingombranti ossia gli isopropili saranno più vicini tra di loro e quindi ci sarà maggiore ingombro sterico e di conseguenza la barriera di energia, che deve essere superata per avere il conformero a sedia con i sostituenti in posizione equatoriale, sarà maggiore.
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Nel composto b i sostituenti preferiscono la posizione assiale rispetto a quella equatoriale in quanto i due dipoli sono orientati in verso opposto. In posizione assiale esiste inoltre un’iperconiugazione tra l’orbitale in cui si trova il doppietto elettronico e l’orbitale di antilegame.
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Nel composto a il confermero più stabile è quello in cui il metile è in posizione equatoriale perché in questo caso non intervengono le interazioni 1-3 diassiali tra gli H dei 3 legami assiali paralleli tra loro , vicini e rivolti verso lo stesso lato dell’anello. Nel composto b invece il conformero più stabile è quello con l’isopropile in posizione assiale perché essendo un sostituente simmetrico i metili (CH3) legati al C centrale è come se stessero in equatoriale rispetto al C a cui sono legati per cui non danno interazioni 1-3 diassiali con l’anello
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nel composto b il conformero più stabile ha i sostituenti in posizione assiale perché risulta essere il conformero con minor tensione sterica, in questo caso i sostituenti (isopropili) ridurranno l’ingombro e di conseguenza anche le loro interazioni. Nel composto a, invece, il conformero più stabile ha i sostituenti in posizione equatoriale poiché in questo modo i sostituenti avranno più spazio e presentano meno interazioni steriche (interazioni 1,3-diassiali).
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Il secondo composto è più stabile quando i sostituenti sono in posizione assiale, poiché, a differenza del composto A, i sostituenti (isopropil) risultano essere molto più ingombranti, ragione per cui se posizionassimo questi in posizione equatoriale aumenterebbe la tensione sterica (Tensione che aumenta proprio all’aumentare della dimensione dei gruppi), ovvero l’energia in più di cui si carica la molecola quando due atomi (o gruppi di atomi come in questo caso) sono troppo vicino tra di loro causando, proprio, repulsione tra le nuvole elettroniche di questi.
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Il secondo composto è più stabile quando i sostituenti sono in posizione assiale, poiché, a differenza del composto A, i sostituenti (isopropil) risultano essere molto più ingombranti, ragione per cui se posizionassimo questi in posizione equatoriale aumenterebbe la tensione sterica (Tensione che aumenta proprio all’aumentare della dimensione dei gruppi), ovvero l’energia in più di cui si carica la molecola quando due atomi (o gruppi di atomi come in questo caso) sono troppo vicino tra di loro causando, proprio, repulsione tra le nuvole elettroniche di questi.
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