CICLO ALCANOS

CICLOALCANOS La fórmula molecular de los alcanos es CnH2n, dos

átomos de hidrógeno menos que un alcano de cadena abierta.

Nomenclatura

Regla 1.- En cicloalcanos con una sola ramificación o sustituyente, se toma el ciclo como cadena principal.

Es innecesaria la numeración del ciclo.

NomenclaturaRegla 2.- Si el anillo tiene tres o más

sustituyentes, se nombran por orden alfabético.

La numeración del ciclo se hace de forma que se otorguen los localizadores más bajos a los sustituyentes.

NomenclaturaRegla 3: Si la cadena lateral es compleja, se toma a esta como cadena principal y el ciclo como un sustituyente. Los cicloalcanos como sustituyentes se nombran cambiando la terminación –ano por –ilo.

PROPIEDADES FISICAS

ISOMERÍA DE LOS CICLOALCANOS

Isomería cis-trans en los alcanos

Como en los alquenos, en los anillos de cicloalcanos está restringida la libre rotación. Dos sustituyentes en un cicloalcano pueden estar al mismo lado (cis) o en lados opuestos (trans) del anillo.

Teoría de

Bayer

Conformación que adoptan los ciclos

la teoría de Baeyer es insuficiente para explicar las energías de tensión observadas y las configuraciones de los cicloalcanos.

Los ciclos adoptan la conformación de energía mínima por una combinación de tres factores:

1. TENSIÓN ANGULAR, debida a aumento o disminución de los ángulos de enlace.

2. TENSIÓN TORSIONAL, debida a la presencia de enlaces vecinos eclipsados.

3. TENSIÓN ESTÉRICA, debida a interacciones repulsivas entre átomos que se acercan mucho entre sí.

CICLO PROPANOPresenta tensión angular debido a que el

ángulos de enlace es inferiores a 109,5º. Los orbitales sp³ se solapan curvándose

hacia el exterior, para disminuir la tensión. Da lugar a enlaces curvos.

El ciclopropano presenta hidrógenos enfrentados por cada una de sus caras (hidrógenos eclipsados) Es por ello el cicloalcano más inestable.

Conformaciones del ciclopropano.

Todos los enlaces carbono-carbono están eclipsados, generando una tensión torsional que contribuye a la tensión total del anillo.

La tensión angular y la tensión torsional en el ciclopropano hacen que este anillo sea extremadamente reactivo.

Tensión de anillo de un ciclobutano.

Con su conformación cuadrada plana el ciclo presenta : La tensión angular debida a la compresión de los ángulos de enlace desde el ángulo tetraédrico de 109,5º hasta 90º.La tensión torsional debida al eclipsamiento de los enlaces C-H.

La tensión angular y la tensión torsional explican la alta reactividad de los anillos de cuatro átomos de carbono

El CICLOBUTANO.La estructura real del ciclobutano es:1.- El anillo está ligeramente doblado. Uno de sus carbonos sale unos 25º del plano formado por los otros tres carbonos.

Esta deformación proporciona un relajamiento de la tensión torsional causada al eclipsar los átomos de hidrógeno. Esta disposición aumenta la tensión angular.

CONCLUSIÓN:Un compuesto cíclico con 4 o más átomos de carbono adopta conformaciones que no son planas para relajar la tensión del anillo.

25°

Conformaciones del ciclopentano

Si el ciclopentano fuera plano, estaría prácticamente libre de tensión angular Pero presentaría cinco hidrógenos eclipsados por cada cara, que desestabilizarían la molécula.

La conformación del ciclopentano está ligeramente doblada, como la forma de un sobre. Esta conformación plegada reduce el eclipsamiento de los grupos CH2 adyacentes

Conformaciones del ciclohexano

Axial

H

H

H

H

H

HEcuatorial

H

H H

H

H

H

Estructura del ciclo hexanoConformación silla

Conformación de bote del ciclohexano

La conformación bote simétrica del ciclohexano:1.-Se ve el eclipsamiento de los enlaces da lugar a tensión torsional.

H H

HH

HH

HH

H H

HH

Estructura del ciclo hexano

Conformación bote

PROPIEDADES QUÍMICAS

TIPO DE REACCIONES

Ciclo Alcanos

Anillos de 3 y 4 carbonos

Dan reacciones de Adición

(abriendo el anillo)

Dan reacciones de sustitución sin abrir el

anillo

Anillos de 5 a más Carbonos

Dan reacciones de sustitución sin abrir

el anillo

Reacciones de Adición de los ciclos de 3 C

HALOGENACIÓN

ADICIÓN DE AGUA

Reacciones de Adición de los cicloalcanos

HIDROHALOGENACIÓN

HIDROGENACIÓN

Reacciones de Adición de los ciclos de 4 C

Presentan anillos menos tensionados. Es por ello que la única reacción de adición importante es la de hidrogenación

Reacciones de sustitución de los ciclos de 4 C

La reacción de sustitución que sufre es la halogenación siguiendo el mecanismo por radicales libres, en presencia de luz.

HALOGENACIÓN

Reacción de Anillo de 5 y 6 carbonos Estos anillos se encuentran libre de tensión angular

No dan reacciones de Adición Reaccionan con el halógeno X2 , por SUSTITUCIÓN (sin abrir el ciclo) en las misma condiciones que los alcanos.