Química Orgânica 1 · Molecular shape and stereochemistry
Conformações e estabilidade
Uma lição resolvida gratuita e 38 problemas de prática em que você mesmo desenha cada seta curva.
Travou em conformações e estabilidade? Escaneie o problema.
Tire uma foto da reação da sua lista ou do livro e desenhe o mecanismo com cada seta corrigida. 1 scan grátis agora, sem cadastro; mais 1 com uma conta gratuita.
Depois, Scan Standard: /mês
Prática grátis de setas curvas: escolha um mecanismo
Toque em um para ver cada seta curva, passo a passo. Nas demos, você mesmo as desenha, sem cadastro.
- Adição de Br2 ao 4-terc-butilciclo-hexeno: trans-diaxial
- E2 do cis-1-bromo-2-fenilciclo-hexano a 1-fenilciclo-hexeno
- E2 do trans-1-bromo-2-fenilciclo-hexano após a inversão do anel
- 4-tert-Butylcyclohexene from cis-1-bromo-4-tert-butylcyclohexane
- Fechamento de epóxido de uma bromo-hidrina 4-terc-butílica diaxial
- Cyclohexene from chlorocyclohexane by E2 after a ring flip
- SN2 do tosilato de trans-4-terc-butilciclo-hexila com azida
- SN2 do tosilato de cis-4-terc-butilciclo-hexila com PhS⁻
- Reading a side-on conformer
O que você vai aprender
- 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.
Lição gratuita
O texto da lição resolvida. No Arrow Lab, cada etapa vem com as estruturas e as setas desenhadas.
Ler a aula gratuita (5 partes)
Rotations change shape, not connectivity
A conformation is a spatial arrangement accessible by rotations about bonds and related molecular motions without changing connectivity. In a side-on wedge/hash drawing, a solid wedge points toward you and a hashed bond away. View the central C–C bond end-on to compare substituent directions. The illustrated butane has opposite methyl directions, a 180° methyl–C–C–methyl dihedral: the anti staggered conformation. Rotating this bond does not move an electron pair between atoms, so curved electron-flow arrows would be the wrong notation.
A worked conformational energy comparison
Staggered arrangements avoid the bond alignment of eclipsed arrangements. Eclipsing creates torsional strain; bringing bulky groups close adds steric strain. For an illustrative butane model, assign anti energy 0 and each of two gauche minima +2.0 kJ mol⁻¹. At a temperature with RT = 2.5 kJ mol⁻¹, the given Boltzmann factor exp(−2.0/2.5) = 0.45 makes the total gauche-to-anti ratio 2 × 0.45 = 0.90, not 0.45. Thus anti is about 1/1.90 = 53% despite being the lowest individual minimum. These are stipulated teaching data, not measured constants.
Chair flips preserve faces
In a cyclohexane chair, axial bonds alternate up and down around the ring. Each carbon also has an equatorial bond pointing to the opposite face from its axial bond. A chair flip interchanges axial and equatorial at every carbon but preserves each substituent’s up/down identity; cis and trans do not switch. An axial methyl group encounters same-face axial hydrogens at positions 3 and 5. An equatorial methyl avoids these important 1,3-diaxial interactions. For trans-1,2-dimethylcyclohexane, one chair is diequatorial and its flip diaxial; for cis-1,2, each chair has one axial and one equatorial methyl.
Limits of the free-rotation shortcut
A low-energy conformer need not be reached rapidly: relative minimum energies set equilibrium populations, whereas the energy rise from a minimum to a transition state sets a rate. Ring constraints, crowding, and partial double-bond character can slow rotation. In an amide, donation of the nitrogen lone pair into the carbonyl makes the C–N bond partially double, favoring approximate planarity and hindering rotation. Do not extrapolate a simple ethane energy profile to every single bond, or confuse a ring flip with reflection into an enantiomer.
What to carry forward
Specify the viewing bond and dihedral, distinguish torsional from steric interactions, count equivalent minima, and keep population differences separate from rotational barriers. During a chair flip, preserve up/down while exchanging axial/equatorial.
Problemas de prática (38)
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Desenhe o mecanismo 8
Cadeiras travadas: adição anti e fechamento de anel
- Adição de Br2 ao 4-terc-butilciclo-hexeno: trans-diaxialDesenhe o íon bromônio do 4-terc-butilciclo-hexeno e sua abertura trans-diaxial pelo brometo, e explique qual carbono do anel o brometo ataca.
- Fechamento de epóxido de uma bromo-hidrina 4-terc-butílica diaxialDesenhe a desprotonação e a SN2 intramolecular que fecham o 2-bromo-4-terc-butilciclo-hexan-1-ol, cujos OH e Br estão travados em trans-diaxial, ao epóxido.
Cadeiras e E2
- E2 do cis-1-bromo-2-fenilciclo-hexano a 1-fenilciclo-hexenoDesenhe a etapa E2 do cis-1-bromo-2-fenilciclo-hexano a partir da cadeira com fenila equatorial e bromo axial e explique por que o 1-fenilciclo-hexeno é o produto principal.
- E2 do trans-1-bromo-2-fenilciclo-hexano após a inversão do anelDesenhe a etapa E2 do trans-1-bromo-2-fenilciclo-hexano a partir da sua cadeira diaxial e explique por que ela forma 3-fenilciclo-hexeno em vez de 1-fenilciclo-hexeno.
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.
Cadeiras e SN2
- SN2 do tosilato de trans-4-terc-butilciclo-hexila com azidaDesenhe a etapa SN2 da azida sobre o tosilato de trans-4-terc-butilciclo-hexila, em que o ataque axial pelo lado oposto ao tosilato equatorial travado forma a azida cis.
- SN2 do tosilato de cis-4-terc-butilciclo-hexila com PhS⁻Desenhe a etapa SN2 do tiofenóxido sobre o tosilato de cis-4-terc-butilciclo-hexila, cujo tosilato axial travado sai com inversão, formando o sulfeto trans.
Preveja o produto 3
Mais problemas
- A methyl group on a chairPredict the preferred chair from 1,3-diaxial interactions.
Conformational energy
- Which isomer has an all-equatorial chair?Decide which disubstituted cyclohexane can adopt a chair with both substituents equatorial.
Energia conformacional
- Confôrmero de Newman mais estável do 2-metilbutanoEscolha a conformação de menor energia do 2-metilbutano em torno da ligação C2–C3 contando as interações gauche e de eclipsamento.
Classificar 2
- Following a ring flipSeparate configuration from conformation during ring inversion.
- Qual dimetilciclo-hexano não pode ser diequatorial?Classifique os estereoisômeros do dimetilciclo-hexano conforme alguma cadeira coloque ou não os dois grupos metila em posição equatorial.
Comparar 4
Mais problemas
- Two same-face methyl groupsDerive accessible chair placements from face relationships.
Energia conformacional
- Ordenando substituintes pela preferência equatorialOrdene substituintes comuns pelo valor A, sua preferência pela posição equatorial em uma cadeira de ciclo-hexano.
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
Mais problemas
- Counting conformational statesInclude multiplicity when converting a conformer energy gap into an equilibrium fraction.
Energia conformacional
- Isopropilciclo-hexano equatorial a partir do valor AConverta o valor A do isopropila na porcentagem de isopropilciclo-hexano na cadeira equatorial a 25 °C.
- Diferença de energia entre cadeiras no cis-1-metil-4-fenilciclo-hexanoUse valores A para encontrar a diferença de energia livre entre as duas cadeiras do cis-1-metil-4-fenilciclo-hexano.
- Barreira de rotação do propano a partir dos custos de eclipsamentoSome os incrementos de tensão torsional para estimar a barreira de rotação em torno da ligação C1–C2 do propano.
- Diferença de energia entre cadeiras no trans-1,2-dimetilciclo-hexanoEncontre a diferença de energia livre entre as cadeiras diaxial e diequatorial do trans-1,2-dimetilciclo-hexano, incluindo a interação gauche metila–metila.
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.
Encontre o erro 2
- Locating the extra butane interactionDistinguish gauche steric effects from eclipsing.
- Os confôrmeros gauche do butano podem ser separados?Identifique o erro de tratar os confôrmeros gauche do butano, imagens especulares entre si, como enantiômeros separáveis.
Interprete as evidências 3
- Reading a side-on conformerTranslate a wedge/hash butane drawing into an end-on conformational label.
- Two energy landscapesInfer equilibrium and kinetic consequences independently from an energy profile.
- Energia de tensão do ciclopropano a partir de calores de combustãoCalcule a tensão total do anel do ciclopropano a partir do seu calor de combustão por grupo CH2 e de uma referência sem tensão.
Trabalhe de trás para frente 2
Energia conformacional
- Identifique o 1,3-clorometilciclo-hexano a partir de sua cadeiraParta de uma cadeira descrita (cloro axial e metila equatorial nos carbonos 1 e 3) para chegar ao isômero cis ou trans a que ela pertence.
Conformational energy
- Which molecule is this Newman projection?Identify an alkane from the substituents on the front and back carbons of a Newman projection.
Planeje uma síntese 1
- Planning a chair with competing substituentsChoose a preferred chair when the fixed cis relationship forces one group axial.
Explique por quê 5
Mais problemas
- What changes on rotating ethane?Identify torsional strain without invoking a bulky substituent interaction.
- Interpret a torsional energy profileDistinguish a torsional transition-state geometry from stable conformers using an energy profile.
Energia conformacional
- Por que o cis-1,4-di-terc-butilciclo-hexano abandona a cadeiraExplique por que o cis-1,4-di-terc-butilciclo-hexano ocupa uma conformação de bote torcido em vez de permanecer quase totalmente em cadeira.
- Por que o ciclobutano se dobra em vez de permanecer planoExplique a forma dobrada do ciclobutano como um equilíbrio entre tensão torsional e tensão angular.
Conformational energy
- Why trans-1,2-dimethylcyclohexane is more stableExplain the stability of trans- versus cis-1,2-dimethylcyclohexane with chair conformations.
Travou em conformações e estabilidade? Escaneie o problema.
Tire uma foto da reação da sua lista ou do livro e desenhe o mecanismo com cada seta corrigida. 1 scan grátis agora, sem cadastro; mais 1 com uma conta gratuita.
Depois, Scan Standard: /mês