La conformazione a sedia del cicloesano era uno degli argomenti che mi stava più sulle pa**e agli inizi. Poi ho capito che è di una semplicità sconcertante.
In questa giuda ti parlerò di:
- perché si usa e a cosa serve;
- come si disegna?
- come scrivere il conformero più stabile;
- come trasformare una rappresentazione normale in una conformazione a sedia nei cicloesani sostituiti?
- 3 Esercizi svolti e spiegati;
Iniziamo subito.
Perché si usa e a cosa serve la Conformazione a Sedia?
Normalmente scrivi il cicloesano sotto forma di esagono. Il disegno è bello pulito e tutto quanto, però c’è un problema! In natura non è fatto così, si tratta di una semplificazione.
L’angolo in un esagono è di 120° mentre se si dispone in conformazione a sedia, riesce a raggiungere l’angolo di 109,5° (tipico degli atomi ibridati sp3). Nota bene: questo discorso non vale per il benzene o per altri composti aromatici.
Frena frena, tutto ciò per dirti una cosa semplice.
La conformazione a sedia gli permette al cicloesano di restare “comodo”, che tradotto in termini chimici si indica con: un’energia più bassa (visto che ci resta “senza sforzo”). Ma non è tutto.
Infatti in realtà lo puoi trovare sotto forma di 2 conformazioni a sedia. Per trasformare una in un’altra si passa per quella a semisedia, treccia e barca ma di questo non ce ne frega una mazza.
Quello che invece ci interessa è che spesso una delle due sedie è la più stabile. Il cicloesano resterà per la maggior parte del tempo in quella più “comoda” (la più stabile). Poi vederemo come capire qual è…
Come si disegnano le conformazioni a sedia?
Non sono Giotto, però due o tre consigli te li do volentieri. Seguili per evitare di far assomigliare le tue molecole a quadri di Picasso :-).
- Scrivi due linee parallele, di cui quella sopra più spostata a destra;
- Ricongiungi i due punti di destra/sinistra formando un angolo;
- Ricongiungi gli altri 2 punti, formando un altro angolo rivolto verso la parte opposta dell’altro;
Per scrivere l’altra conformazione fai la stessa cosa, ma ovviamente le due linee iniziali le dovrai scrivere come riportato in basso.
Una volta disegnate, devi sapere che ci sono 2 tipi di legami:
- assiali (perpendicolari) che vedi sotto in rosso;
- equatoriali, che vedi sotto in blu;
Prendi un attimo in considerazione solo gli assiali (rossi). Inizia a vedere in alto a destra, noterai che è rivolto prima verso l’alto, poi verso il basso, poi alto e così via… La stessa cosa accade per i legami equatoriali: basso, alto, basso, ecc…
Ovviamente nel cicloesano semplice, ogni carbonio è un CH2, dunque scriverai 2 idrogeni legati. Se invece hai un cicloesano sostituito, come ad esempio il bromocicloesano, ti basterà scrivere 1 bromo legato ad uno dei 6 carboni del ciclo. Poi lo approfondiremo meglio negli esercizi svolti.
Come scrivere il conformero più stabile?
Devi semplicemente vedere dove si trovano i sostituenti più ingombranti. Considera che un atomo lo scrivi con delle lettere (ad esempio: Br, Cl, OH), ma ognuno di questi nella realtà è bello “cicciotto”.
Ognuno occupa un certo spazio, e dunque i sostituenti che si trovano in assiale “si disturbano” tra loro. Questo fenomeno si chiama: interazioni 1,3 diassiali. Vediamo un esempio con il bromocicloesano.
Queste interazioni invece non avvengono se il sostituente si trova in posizione equatoriale. Ragion per cui, la conformazione più stabile è quella in cui i sostituenti più ingombranti si trovano in posizione equatoriale.
Tieni in considerazione che passando da una sedia all’altra si passa da legame assiale ad equatoriale (e viceversa).
Per far capire qual è la condizione preferita dal bromocicloesano puoi semplicemente spostare la freccia dell’equilibrio verso la più stabile (bromo in equatoriale).
Nota bene: quando scrivi la molecola, puoi omettere i legami con gli idrogeni.
Come scrivere la conformazione a sedia nei cicloesani sostituiti?
Finalmente tocchiamo il punto dolente. Come si rappresentano le molecole quando hai un cicloesano sostituito?
Innanzitutto devi fare una distinzione, oltre ai legami assiali/equatoriali, devi vedere se si trovano sopra oppure sotto (ricorda che sono disposti in modo alternato: sopra l’equatoriale e sotto l’assiale e si inverte nel carbonio successivo).
Bene, ora segui questi step:
- Numera a scelta la sedia (io mi trovo bene ad assegnare l’1 al carbonio in alto a destra);
- Vedi il cicloesano disegnato con l’esagono e se il sostituente è sul cuneo pieno, lo metti sopra, se è sul tratteggiato lo metti nel legame che sta sotto;
3 Esercizi Svolti
- Qual è il conformero più stabile tra questi 2?
Soluzione: quello di sinistra, visto che i 2 metili si trovano in posizione equatoriale (mentre nella seconda si trovano in assiale).
2) Disegnare il trans-1,4-dimetilcicloesano in conformazione a sedia
3) Converti il seguente cicloesano sostituito
Ecco la soluzione del terzo esercizio…
