Alcanos. Cicloalcanos

El cicloalcano más pequeño es el ciclopropano, luego ciclobutano y ciclopentano (ciclos de 3, 4 y 5 miembros respectivamente). Sin embargo, en este post me centraré en el estudio del ciclohexano. Aunque dibujemos el ciclohexano como un hexágono plano en realidad tiene una distribución tridimensional para lograr el ángulo del carbono tetrahédrico de 109º. La conformación más estable es la de silla.

Conformaciones de silla

Vemos que hay dos conformaciones de silla en equilibrio. Para pasar de una a la otra sólo hay que bajar el carbono 1 y subir el 4 para lograr la interconversión entre sillas (comprobar con un modelo molecular). No se ha girado la estructura ni hecho cualquier otro movimiento, el carbono 1 sigue a la izquierda y el 4 a la derecha (en realidad todos los carbonos siguen en su sitio). Existen dos clases de disposiciones espaciales bien definidas para los sustituyentes de los carbonos: axial y ecuatorial. Los enlaces en axial son perpendiculares al plano del ciclo (en azul en la silla izquierda). Los enlaces en ecuatorial están en el mismo plano que el ciclo (en rojo en la silla izquierda). Ambas disposiciones estás alternadas a medida que pasamos de un carbono al contiguo.

Importante:

1. Cuando cambiamos de silla las posiciones axiales pasan a ser ecuatoriales y viceversa.

2. La silla tiene dos caras, la superior (beta) y la inferior (alfa). Los sustituyentes que están por una cara siguen estando por la misma cara a pesar de haber cambiado de disposición (ecuatorial o axial). Ej: el sustituyente b cambia de axial por arriba (axial en beta) a ecuatorial también por arriba (ecuatorial en beta).

Efecto de los sustituyentes en la conformación

Si todos los sustituyentes son H ambas sillas se encuentran en la misma proporción, es decir, la mitad de la población se encontrará en una silla y la otra mitad en la otra pero sería indistinguibles. En cambio cuando se introduce un grupo metilo, la situación varía:

Influencia de un sustituyente

En la figura anterior las flechas del equilibrio indican que la conformación más estable y por lo tanto más abundante es la de la derecha, ya que no existen las interacciones 1,3-diaxiales que sí existen en la silla de la izquierda. La dificultad para deducir cuál es la conformación más estable aumenta a medida que se incrementa el número y tipo de sustituyentes.