Fundamentos de Estereoquímica, Conformaciones y Reactividad en Alcanos y Halogenuros
T6. Alcanos y Cicloalcanos
Alcanos (CnH2n+2)
Presentan isomería conformacional: formas interconvertibles entre eclipsadas y alternadas mediante rotación libre de enlace sencillo (60º). Las formas intermedias se denominan sesgados.
- Estabilidad: El confórmero eclipsado es más inestable debido a una mayor repulsión estérica. Las interacciones ocurren entre grupos voluminosos, nunca entre H y un grupo voluminoso.
- Representaciones:
- Fischer: Representa la forma eclipsada.
- Newman: Puede representar ambas formas.
Nota: Para pasar de Fischer a perspectiva, los átomos a la derecha en Fischer corresponden a la cuña (delante). En Newman, los átomos en cuña son los situados a la derecha del círculo.
Estereoisomería
- Enantiómero: Imagen especular no superponible.
- Forma meso: Posee plano de simetría; son configuraciones RS o SR.
Conformaciones de Alcanos
- Etano: Un giro de 360º genera 3 formas eclipsadas y 3 alternadas. Las alternadas son de baja energía (mayor estabilidad).
- Propano: Comportamiento análogo al etano.
- Butano: Presenta cuatro niveles energéticos:
- Anti: Mínima energía, grupos voluminosos opuestos.
- Gauche: Baja energía, grupos voluminosos próximos.
- Eclipsadas: Mayor energía que las alternadas.
- Sin: Máxima energía, grupos voluminosos eclipsados.
Cicloalcanos
Existe energía desestabilizante por tensión angular (desviación del ángulo ideal de 109,5º del C sp3).
- Ciclopropano: Ángulo C-C de 60º; alto impedimento estérico por eclipsamiento.
- Ciclobutano: Forma de «sobre» para aliviar tensión.
- Ciclopentano: Un carbono se desplaza del plano para reducir el eclipsamiento.
- Ciclohexano: Forma de silla, el confórmero más estable. Evita eclipsamientos. Presenta interacciones 1,3-diaxiales desestabilizantes. El grupo terc-butilo se sitúa preferentemente en posición ecuatorial.
Reactividad: Halogenación
Sustitución de H por halógeno. Útil en posiciones bencílicas o alílicas.
- R-H + X2 + hv/CCl4 → R-X + HX
- R-H + N-halógenosuccinimida (NBS, NCS, NIS) + hv → R-X
T7. Compuestos Halogenados
Reacciones de Sustitución
- SN2: Etapa única, ataque dorsal, inversión de Walden. Velocidad: v=k[C-X][Nu-]. Factores: fortaleza del nucleófilo, impedimento estérico (metilo > 1º > 2º) y naturaleza del grupo saliente.
- SN1: Etapa limitante (formación de carbocatión), mezcla racémica. Velocidad: v=k[C-X]. Favorecida por carbocationes estables (3º > 2º).
Aplicaciones: Síntesis de Aminas
- Aminas 1ª: Uso de azida (N3-) o cianuro (CN-) seguido de reducción con LiAlH4.
- Aminas 2ª y 3ª: Sustitución sucesiva mediante SN2.
Reacciones de Eliminación
- E1: Sigue la regla de Zaitsev (alqueno más sustituido). Velocidad: v=k[C-X].
- E2: Mecanismo concertado, requiere geometría anticoplanar entre el grupo saliente y el H en beta. Sigue Zaitsev, excepto con bases fuertes impedidas (t-BuOK, LDA, DBU, DBN), que dan el producto de Hofmann.
