Ensayo De Quimica

Análisis Conformacional del Etano y del Propano. Tensión Torsional y Tensión Estérica

Se ha demostrado mediante medidas de capacidad calorífica, que la libertad de giro alrededor de un enlace simple C-C está en cierta medida restringida puesto que hay que superar una barrera de energía para efectuar el giro; pero sucede que dicha barrera es en general tan baja (< 10 kcal/mol) que las moléculas a temperatura ambiente tienen suficiente energía cinética para superarla y los confórmeros se interconvierten rápidamente. Barton (Nobel, 1969) demostró que aunque a temperatura ambiente los isómeros rotacionales no pueden aislarse, las propiedades de una molécula dependen de la proporción en el equilibrio de sus distintos confórmeros, de ahí el interésde llevar a cabo el estudio que se conoce como análisis conformacional.

El análisis conformacional consiste en el estudio de todas las conformaciones posibles de una molécula, de los cambios de energía que hay que salvar para pasar de un confórmero a otro y de la influencia de una conformación en las propiedades de la molécula.

No todas las conformaciones de un compuesto son igualmente estables. Desestabilización de algunas de ellas debida a tensión torsional y estérica.

Vamos a hacer en primer lugar el análisis conformacional del etano. Si se representa la variación de la energía potencial (Ep) frente al ángulo diedro para las distintas conformaciones, se obtiene una sinusoide con máximos y mínimos. Las tres conformaciones alternadas son equivalentes y corresponden a los mínimos de energía potencial mientras que las tres conformaciones eclipsadas equivalentes corresponden a los máximos de energía potencial existiendo una diferencia de energía entre los máximos y los mínimos de 2,9 kcal/mol (12 kJ/mol), siendo ésta por tanto la barrera de energía para la rotación alrededor del enlace C-C del etano.

¿Qué es lo que hace que la conformación alternada del etano sea más estable que la conformación eclipsada? Existen varios factores que contribuyen, pero el más importante parece ser que es la inestabilidad debida a la repulsión de los pares de electrones sigmade los enlaces C-H que es mayor en la conformación eclipsada que en la alternada. Denominamos a esta desestabilización como; tensión de torsión. Dado que los tres pares de enlaces eclipsados producen una tensión de torsión de 3 kcal/mol en el etano, es lógico considerar que a cada interacción eclipsada H-H de un alcano le corresponden 1 kcal/mol de E.

Una energía de activación de 2,8 kcal/mol para la rotación alrededor del enlace C-C en el etano es bastante pequeña. La energía térmica disponible en el entorno es suficiente para causar que las conformaciones alternadas del etano se interconviertan millones de veces cada segundo a temperatura ambiente. Por tanto concluimos que el equilibrio conformacional se alcanza casi instantáneamente, aunque estará desplazado hacia la forma alternada.

En cuanto al análisis conformacional del propano:

¿Qué es lo que hace que la conformación alternada del propano sea 3.3 kcal/mol más estable que la conformación eclipsada? Existen dos interacciones eclipsadas H-H de un alcano (cada una de ellas estimada en 1 kcal/mol) y una interacción eclipsada H-CH3 cuyo coste energético debe por tanto, ser de 1.3 kcal/mol y se debe fundamentalmente a tensióntorsional.

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