Weekend Organic Chemistry Challenge
Regolamento:
- Vincerà la sfida chi risponderà per primo CORRETTAMENTE al seguente quesito
- La risposta dovrà essere inserita come commento al post (non saranno prese in considerazione risposte inviate via email). NB: è necessario utilizzare nome e cognome per essere identificati.
- 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 lunedì prossimo a lezione.
Se prendiamo in considerazione il cicloesanolo, possiamo disegnare due diversi conformeri a sedia e sappiamo che quello più stabile sarà il conformero in cui il legame con l’ossidrile è equatoriale.
Prendiamo ora in considerazione il composto seguente:
Calcoli computazionali suggeriscono che la conformazione con l’ossidrile in assiale è più stabile di quella equatoriale di 2,26 kJ/mol. Proporre una spiegazione per questa osservazione.
Chimica Organica-DiSTABiF 
è più stabile perché si forma un legame idrogeno grazie all’’idrogeno del gruppo OH
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Non rispondete senza aver prima disegnato le strutture! La risposta non può essere banale, essendo questa una challenge
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La conformazione con il gruppo ossidrile in assiale è più stabile perché in questo modo sarà possibile avere legami intramolecolari, tra l’ossigeno del ciclo e l’idrogeno del gruppo ossidrile.
Bruna Eremita
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In questo caso l’ossigeno fa parte della catena ciclica e si troverà più vicino ad una posizione equatoriale di un gruppo ossidrile e quindi le sue interazioni saranno più influenti rispetto l’ossidrile in posizione assiale. Tutto ciò rende la molecola più instabile con -OH in equatoriale.
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Il conformero che presenta l’ossidrile in posizione assiale è più stabile di quello in posizione equatoriale, poiché in quest’ultima posizione le nuvole elettroniche dei due ossigeni sono molto più vicine, c’è una tensione sterica più alta rispetto alla conformazione che presenta l’ossidrile in posizione assiale.
Inviato da Outlook per iOShttps://aka.ms/o0ukef
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Di solito in un cicloesano sostituito, la conformazione più stabile è quella in cui i gruppi più ingombranti si trovano in posizione equatoriale, per ridurre le interazioni 1,3-diassiali. Però il gruppo OH in posizione assiale può essere più stabile per diversi motivi, ovvero il legame ad idrogeno intermolecolare che in posizione assiale può formare un legame idrogeno intramolecolare con l’altro gruppo OH sulla molecola che stabilizza il tutto. Oppure magari i due gruppi sono piccoli (per la lunghezza di legame) da non causare forti interazioni steriche. Magari vi è la preferenza della posizione assiale per gruppi più elettronegativi se c’è una parziale stabilizzazione elettronica
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per velocità ho scritto intermolecolare invece di intramolecolare
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Anita Piscitelli
A36004586
La stabilità della conformazione assiale dell’ossidrile in questo composto deriva da un legame a idrogeno intramolecolare tra l’ossidrile e l’ossigeno dell’anello, che stabilizza ulteriormente questa conformazione. Tra l’altro l’effetto elettronico dell’ossigeno dell’anello può contribuire a ridurre le tensioni steriche, rendendo la posizione assiale più favorevole rispetto a quella equatoriale.
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Se disegniamo il confermero a sedia del composto e si posiziona l’ossigeno legato ai due carboni del ciclo in alto a destra ed il gruppo ossidrile in basso a destra in assiale avremo l’idrogeno dell’ossidrile più lontano possibile dall’ossigeno che fa parte del ciclo, quindi non ci saranno legami idrogeno. Se si posiziona il gruppo OH in equatoriale si possono avere più facilmente legami a idrogeno tra l’idrogeno del gruppo OH e l’altro ossigeno, in questo caso non si avrà più un ciclo a 6 termini perciò si avrà una maggiore tensione angolare dovuta alla presenza di 7 termini (5 carboni e 2 ossigeno i quali sono legati tra loro da un legame idrogeno). Poiché il ciclo a 7 termini sarà meno stabile di quello a 6 termini (perché si discosta maggiormente dall’ampiezza di 109.5° dell’angolo tetraedrico) il conformero con il gruppo ossidrile in assiale è più stabile.
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Notiamo che nel conformero dove OH è in posizione assiale, la conformazione del ciclo permette la creazione di due legami idrogeno con il gruppo OH, e due legami idrogeno con l’ossigeno appartenente al ciclo principale. Ciò non accade nel conformero dove OH è in posizione equatoriale, siccome essendo in questa posizione, avrà più difficoltà nell’instaurare legami idrogeno a causa della lontananza spaziale con gli altri idrogeni. Di conseguenza, in questo caso, si instaureranno solamente due legami idrogeno, con l’ossigeno appartenente al ciclo principale. Ciò rende quindi il conformero con OH assiale, quello più stabile.
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La stabilità relativa della conformazione assiale rispetto a quella equatoriale per questo composto può essere spiegata considerando le interazioni elettroniche e steriche tra il gruppo ossidrile OH e l’atomo di ossigeno presente nell’anello. L’atomo di ossigeno dell’ossidrile potrebbe stabilizzare la conformazione assiale attraverso interazioni elettroniche, come l’effetto del legame a idrogeno intramolecolare con il vicino ossigeno dell’anello; questo legame intramolecolare non sarebbe possibile nella conformazione equatoriale, portando a una minore stabilità per questa conformazione. Nella posizione equatoriale, il gruppo ossidrile potrebbe avere maggiori interazioni steriche con altri gruppi presenti nell’anello, mentre nella posizione assiale queste interazioni sono ridotte. Quindi, le interazioni rendono la conformazione con l’ossidrile in assiale più stabile rispetto a quella equatoriale
LAVINIA FRANCESCA CAPEZZUTO
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Questo composto (rispetto al normale cicloesanolo) è più stabile con l’ossidrile in assiale piuttosto che in equatoriale per varie ragioni legate alla presenza di un OSSIGENO in posizione 2(al cui posto,nel cicloesanolo,vi è un CH2),tra cui sicuramente la formazione (‘più favorita’ grazie alla posizione in assiale)di legami ad idrogeno intramolecolari tra l’idrogeno legato all’ossigeno(OH) e la coppia solitaria dell’altro ossigeno;in più ricordiamo che appunto un C del cicloesanolo,in questo composto,è invece sostituito da un atomo di Ossigeno,il quale,penso,cambi la geometria della molecola.Infatti sappiamo che nel cicloesano sono ridotte al massimo sia le tensioni torsionali/steriche sia la tensione angolare;in questa molecola è la presenza dell’ossigeno che riduce la tensione d’anello+torsionale,e l’ossidrile in assiale aiuta soltanto il composto ad avere maggiore stabilità.
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Questo composto (rispetto al normale cicloesanolo) è più stabile con l’ossidrile in assiale piuttosto che in equatoriale per varie ragioni legate alla presenza di un OSSIGENO in posizione 2(al cui posto,nel cicloesanolo,vi è un CH2),tra cui sicuramente la formazione (‘più favorita’ grazie alla posizione in assiale)di legami ad idrogeno intramolecolari tra l’idrogeno legato all’ossigeno(OH) e la coppia solitaria dell’altro ossigeno;in più ricordiamo che appunto un C del cicloesanolo,in questo composto,è invece sostituito da un atomo di Ossigeno,il quale,penso,cambi la geometria della molecola.Infatti sappiamo che nel cicloesano sono ridotte al massimo sia le tensioni torsionali/steriche sia la tensione angolare;in questa molecola è la presenza dell’ossigeno che riduce la tensione d’anello+torsionale,e l’ossidrile in assiale aiuta soltanto il composto ad avere maggiore stabilità.
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Nel caso presentato, la stabilità relativa delle conformazioni con l’ossidrile in posizione assiale rispetto a quella equatoriale può essere compresa attraverso le interazioni steriche e intramolecolari. Quando l’ossidrile (-OH) si trova in posizione assiale, può interagire favorevolmente con i legami C-H anch’essi in posizione assiale. Queste interazioni possono contribuire a stabilizzare la conformazione assiale, poiché riducono le tensioni steriche e favoriscono le interazioni attrattive. Al contrario, nella conformazione equatoriale, l’ossidrile potrebbe causare più interferenze con altre sostituzioni o con il sistema di legami, aumentando così le tensioni steriche. In aggiunta, nella conformazione assiale, l’ossidrile potrebbe formare legami idrogeno intramolecolari con altri gruppi funzionali o con la struttura del cicloesano, contribuendo ulteriormente alla stabilizzazione. Pertanto, nonostante la regola generale secondo cui le sostituzioni più ingombranti tendono a preferire una posizione equatoriale, nel caso specifico le interazioni intramolecolari e le opportunità di stabilizzazione della conformazione assiale possono rendere quest’ultima più energeticamente favorevole, giustificando così il delta di energia di 2,26 kJ/mol.
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La conformazione con l’ossidrile in assiale è più stabile poiché bisogna considerare che gli ossigeni nella molecola pur essendo ibridati sp3 hanno 2 orbitali atomici impiegati per realizzare legami e 2 orbitali atomici occupati da coppie solitarie di elettroni. Ebbene nel momento in cui l’ossigeno del gruppo ossidrilico è in assiale esso è perfettamente perpendicolare all’ossigeno all’interno del ciclo, avviene così un fenomeno di iperconiugazione tra i rispettivi orbitali di antilegame σ* (per l’O nel ciclo abbiamo 2 dovuti ai legami con i carboni del ciclo, mentre per l’O del gruppo ossidrilico sono 1 per il legame con il carbonio del ciclo e 1 per il legame con l’idrogeno) e gli orbitali sp3 ad alta densità elettronica che ospitano le coppie solitarie, questa interazione diminuisce la densità elettronica e di conseguenza l’energia totale del sistema rendendo così la molecola più stabile.
Aggiungo inoltre che il motivo per cui questa conformazione è più stabile NON è a causa di un eventuale legame a idrogeno dal momento che trovo improbabile una sua formazione, bisogna considerare infatti che in questo caso uno dei 2 ossigeni è all’interno del ciclo, dunque innanzitutto è maggiore la distanza tra i 2 ossigeni (poiché risulta essere l’ipotenusa di un immaginario triangolo che ha come cateti O-C e C-O anziché essere una distanza uguale a quella dei C del ciclo, come sarebbe successo se quell’O fosse presente fuori dal ciclo come ulteriore sostituente in posizione assiale) ma soprattutto poiché ci sono troppi pochi termini per formare un ciclo stabile, infatti anche se si instaurasse un legame a idrogeno avremmo un ciclo a 4 termini con lati O-C (nel ciclo) C-O O-H (legame del gruppo ossidrilico) H-O (ipotetico legame idrogeno), ebbene questo legame a idrogeno non avviene poiché l’energia necessaria per piegare il legame C-O dell’ossigeno del gruppo ossidrilico e l’alta tensione angolare di questo ipotetico ciclo non sono compensati a sufficienza dal legame idrogeno che fa diminuire in maniera lieve la densità elettronica dell’ossigeno del gruppo OH.
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l’ossidrile di questo cicloalcano è in posizione assiale ma nonostante ciò ha più stabilità rispetto ad un cicloalcano che ha l’ossidrile in posizione equatoriale, questo perché l’ossidrile in posizione assiale permette di formare un iperconiugazione con l’ossigeno, in questo modo la densità elettronica e l’energia del sistema diminuisce rendendolo più stabile.
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