Química Orgánica 1 · Molecular shape and stereochemistry
Conformaciones y estabilidad
Una lección resuelta gratis y 38 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
¿Atascado con conformaciones y estabilidad? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
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Práctica gratis de flechas curvas: elige un mecanismo
Toca uno para ver cada flecha curva, paso a paso. En las demos las dibujas tú mismo, sin registrarte.
- Adición de Br2 al 4-terc-butilciclohexeno: trans-diaxial
- E2 del cis-1-bromo-2-fenilciclohexano a 1-fenilciclohexeno
- E2 del trans-1-bromo-2-fenilciclohexano tras una inversión del anillo
- 4-tert-Butylcyclohexene from cis-1-bromo-4-tert-butylcyclohexane
- Cierre a epóxido de una bromohidrina 4-terc-butílica diaxial
- Cyclohexene from chlorocyclohexane by E2 after a ring flip
- SN2 del tosilato de trans-4-terc-butilciclohexilo con azida
- SN2 del tosilato de cis-4-terc-butilciclohexilo con PhS⁻
- Leer un confórmero visto de lado
Lo que aprenderás
- Distinguish conformations from changes in connectivity or configuration.
- Connect torsional and steric effects with conformer energies.
- Track axial/equatorial and up/down labels during ring inversion.
- Separate equilibrium populations from the rate of interconversion.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
Leer la lección gratis (5 partes)
Las rotaciones cambian la forma, no la conectividad
Una conformación es una disposición espacial accesible mediante rotaciones alrededor de enlaces y movimientos moleculares relacionados, sin cambiar la conectividad. En un dibujo lateral con cuñas y líneas discontinuas, una cuña rellena apunta hacia ti y un enlace discontinuo se aleja. Mira el enlace C–C central de frente para comparar las direcciones de los sustituyentes. El butano ilustrado tiene los metilos en direcciones opuestas, un diedro metilo–C–C–metilo de 180°: la conformación anti escalonada. Rotar este enlace no mueve ningún par de electrones entre átomos, así que las flechas curvas de flujo electrónico serían la notación equivocada.
Una comparación resuelta de energía conformacional
Las disposiciones escalonadas evitan la alineación de enlaces de las disposiciones eclipsadas. El eclipse genera tensión torsional; acercar grupos voluminosos añade tensión estérica. Para un modelo ilustrativo del butano, asigna energía 0 al anti y +2.0 kJ mol⁻¹ a cada uno de los dos mínimos gauche. A una temperatura con RT = 2.5 kJ mol⁻¹, el factor de Boltzmann dado exp(−2.0/2.5) = 0.45 hace que la razón total gauche/anti sea 2 × 0.45 = 0.90, no 0.45. Así, el anti es aproximadamente 1/1.90 = 53% a pesar de ser el mínimo individual más bajo. Estos son datos didácticos estipulados, no constantes medidas.
Las inversiones de silla conservan las caras
En una silla de ciclohexano, los enlaces axiales alternan arriba y abajo alrededor del anillo. Cada carbono tiene además un enlace ecuatorial que apunta a la cara opuesta a la de su enlace axial. Una inversión de silla intercambia axial y ecuatorial en cada carbono, pero conserva la identidad arriba/abajo de cada sustituyente; cis y trans no se intercambian. Un metilo axial se encuentra con hidrógenos axiales de la misma cara en las posiciones 3 y 5. Un metilo ecuatorial evita estas importantes interacciones 1,3-diaxiales. Para el trans-1,2-dimetilciclohexano, una silla es diecuatorial y su inversión es diaxial; para el cis-1,2, cada silla tiene un metilo axial y uno ecuatorial.
Límites del atajo de la rotación libre
No es necesario que se alcance rápido un confórmero de baja energía: las energías relativas de los mínimos fijan las poblaciones en equilibrio, mientras que el aumento de energía desde un mínimo hasta un estado de transición fija una velocidad. Las restricciones del anillo, el apiñamiento y el carácter parcial de doble enlace pueden frenar la rotación. En una amida, la donación del par solitario del nitrógeno hacia el carbonilo hace que el enlace C–N sea parcialmente doble, lo que favorece una planaridad aproximada y dificulta la rotación. No extrapoles un perfil de energía sencillo del etano a todo enlace simple, ni confundas una inversión de anillo con la reflexión hacia un enantiómero.
Lo que conviene recordar
Especifica el enlace de observación y el diedro, distingue las interacciones torsionales de las estéricas, cuenta los mínimos equivalentes y mantén separadas las diferencias de población de las barreras de rotación. Durante una inversión de silla, conserva arriba/abajo mientras intercambias axial/ecuatorial.
Problemas de práctica (38)
Practicar es gratis con una cuenta. Lee la solución de cada problema
Dibuja el mecanismo 8
Sillas bloqueadas: adición anti y cierre de anillo
- Adición de Br2 al 4-terc-butilciclohexeno: trans-diaxialDibuja el ion bromonio del 4-terc-butilciclohexeno y su apertura trans-diaxial por el bromuro, y explica qué carbono del anillo ataca el bromuro.
- Cierre a epóxido de una bromohidrina 4-terc-butílica diaxialDibuja la desprotonación y la SN2 intramolecular que cierran al epóxido el 2-bromo-4-terc-butilciclohexan-1-ol, cuyos OH y Br están bloqueados en disposición trans-diaxial.
Sillas y E2
- E2 del cis-1-bromo-2-fenilciclohexano a 1-fenilciclohexenoDibuja el paso E2 del cis-1-bromo-2-fenilciclohexano desde su silla con fenilo ecuatorial y bromo axial, y explica por qué el 1-fenilciclohexeno es el producto principal.
- E2 del trans-1-bromo-2-fenilciclohexano tras una inversión del anilloDibuja el paso E2 del trans-1-bromo-2-fenilciclohexano desde su silla diaxial y explica por qué da 3-fenilciclohexeno en lugar de 1-fenilciclohexeno.
Chairs and E2
- 4-tert-Butylcyclohexene from cis-1-bromo-4-tert-butylcyclohexaneDraw the E2 step of cis-1-bromo-4-tert-butylcyclohexane, whose tert-butyl group locks bromine axial, and explain why the trans isomer eliminates much more slowly.
- Cyclohexene from chlorocyclohexane by E2 after a ring flipDraw the E2 step that converts chlorocyclohexane into cyclohexene, and explain why the chair must first flip so that chlorine is axial and anti-periplanar to a ring hydrogen.
Sillas y SN2
- SN2 del tosilato de trans-4-terc-butilciclohexilo con azidaDibuja el paso SN2 de la azida sobre el tosilato de trans-4-terc-butilciclohexilo, donde el ataque axial por el lado opuesto al tosilato bloqueado en ecuatorial da la azida cis.
- SN2 del tosilato de cis-4-terc-butilciclohexilo con PhS⁻Dibuja el paso SN2 del tiofenóxido sobre el tosilato de cis-4-terc-butilciclohexilo, cuyo tosilato bloqueado en axial sale con inversión para dar el sulfuro trans.
Predice el producto 3
Más problemas
- Un grupo metilo sobre una sillaPredice la silla preferida a partir de las interacciones 1,3-diaxiales.
Conformational energy
- Which isomer has an all-equatorial chair?Decide which disubstituted cyclohexane can adopt a chair with both substituents equatorial.
Energía conformacional
- Confórmero de Newman más estable del 2-metilbutanoElige la conformación de menor energía del 2-metilbutano en torno al enlace C2–C3 contando las interacciones gauche y eclipsadas.
Clasificar 2
- Seguir una inversión del anilloDistingue la configuración de la conformación durante la inversión del anillo.
- ¿Qué dimetilciclohexano no puede ser diecuatorial?Clasifica los estereoisómeros del dimetilciclohexano según si alguna silla coloca ambos grupos metilo en ecuatorial.
Comparar 4
Más problemas
- Two same-face methyl groupsDerive accessible chair placements from face relationships.
Energía conformacional
- Orden de sustituyentes según su preferencia ecuatorialOrdena sustituyentes comunes según su valor A, es decir, su preferencia por la posición ecuatorial de una silla de ciclohexano.
Conformational energy
- Butane conformers by energyRank the staggered and eclipsed conformations of butane about C2–C3 by energy.
- Ring strain in small cycloalkanesRank cycloalkanes by total ring strain.
Calcular 8
Más problemas
- Conteo de estados conformacionalesIncluye la multiplicidad al convertir una diferencia de energía entre confórmeros en una fracción de equilibrio.
Energía conformacional
- Isopropilciclohexano ecuatorial a partir de su valor AConvierte el valor A del isopropilo en el porcentaje de isopropilciclohexano en la silla ecuatorial a 25 °C.
- Diferencia de energía entre sillas del cis-1-metil-4-fenilciclohexanoUsa valores A para hallar la diferencia de energía libre entre las dos sillas del cis-1-metil-4-fenilciclohexano.
- Barrera de rotación del propano a partir de los costos de eclipsamientoSuma incrementos de tensión torsional para estimar la barrera de rotación en torno al enlace C1–C2 del propano.
- Diferencia de energía entre sillas del trans-1,2-dimetilciclohexanoHalla la diferencia de energía libre entre las sillas diaxial y diecuatorial del trans-1,2-dimetilciclohexano, incluyendo la interacción gauche metilo–metilo.
Conformational energy
- Equatorial methylcyclohexane at equilibriumConvert a conformational free-energy difference (A-value) into a percentage of the equatorial chair.
- Counting 1,3-diaxial interactionsCount the 1,3-diaxial interactions in a disubstituted cyclohexane chair.
- Butane rotation barrier from incrementsAdd eclipsing-interaction increments to find the energy of an eclipsed conformation.
Encuentra el error 2
- Ubicar la interacción adicional del butanoDistingue los efectos estéricos gauche del eclipse.
- ¿Se pueden separar los confórmeros gauche del butano?Identifica el error de tratar los confórmeros gauche especulares del butano como enantiómeros separables.
Interpreta la evidencia 3
- Leer un confórmero visto de ladoTraduce un dibujo de butano con cuñas y líneas discontinuas a una etiqueta conformacional vista de frente.
- Dos paisajes de energíaInfiere las consecuencias sobre el equilibrio y la cinética de forma independiente a partir de un perfil de energía.
- Energía de tensión del ciclopropano a partir de calores de combustiónCalcula la tensión de anillo total del ciclopropano a partir de su calor de combustión por grupo CH2 y una referencia sin tensión.
Trabaja hacia atrás 2
Energía conformacional
- Identifica el 1,3-clorometilciclohexano a partir de su sillaDeduce, a partir de una silla descrita (cloro axial y metilo ecuatorial en los carbonos 1 y 3), a qué isómero cis o trans corresponde.
Conformational energy
- Which molecule is this Newman projection?Identify an alkane from the substituents on the front and back carbons of a Newman projection.
Planea una síntesis 1
- Planning a chair with competing substituentsChoose a preferred chair when the fixed cis relationship forces one group axial.
Explica por qué 5
Más problemas
- ¿Qué cambia al rotar el etano?Identifica la tensión torsional sin recurrir a una interacción entre sustituyentes voluminosos.
- Interpret a torsional energy profileDistinguish a torsional transition-state geometry from stable conformers using an energy profile.
Energía conformacional
- Por qué el cis-1,4-di-terc-butilciclohexano abandona la sillaExplica por qué el cis-1,4-di-terc-butilciclohexano adopta en buena medida una conformación de bote torcido en lugar de permanecer casi por completo en silla.
- Por qué el ciclobutano se pliega en lugar de quedar planoExplica la forma plegada del ciclobutano como un compromiso entre tensión torsional y tensión angular.
Conformational energy
- Why trans-1,2-dimethylcyclohexane is more stableExplain the stability of trans- versus cis-1,2-dimethylcyclohexane with chair conformations.
¿Atascado con conformaciones y estabilidad? Escanea el problema.
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