Idrocarburi Saturi
Cicloalcani
Cicloalcani
• I cicloalcani sono idrocarburi i cui atomi di
carbonio sono uniti per formare un anello
• In natura sono presenti cicloalcani con
dimensioni dell’anello che vanno da 3 ad
oltre 30 atomi.
• I composti ciclici a 5 e a 6 termini sono
però quelli più abbondanti in natura
Ciclopropano
Ciclobutano
Ciclopentano
Cicloesano
Cicloalcani
• I cicloalcani contengono due atomi di
carbonio in meno rispetto all’idrocarburo
aciclico corrispondente e quindi hanno
formula bruta CnH2n.
H2
C
H2C CH2
H2
H2C C
C CH2
H2
H2
C
H2C
CH2
Ciclopropano
Ciclobutano
C C
H2 H2
Ciclopentano
C3H6
C4H8
C5H10
H2C
H2
C
CH2
H2C
CH2
C
H2
Cicloesano
C6H12
Nomenclatura
• Per dare il nome ai cicloalcani è necessario
premettere al nome del corrispondente
idrocarburo il prefisso ciclo ed indicare i
sostituenti sull’anello.
• Se c’è solo un sostituente non è necessario
mettere il numero, se i sostituenti sono in numero
maggiore bisogna numerarli a partire dal primo in
ordine alfabetico dando i numeri più bassi
possibile.
CH3
CH3
CH3
H3C
C
H2
metilciclopentano
CH3
1-etil-3-metil-cicloesano
C
H2
CH3
4-etil-1,2-dimetil-cicloesano
Nomenclatura
• Se vi è un catena legata ad un ciclo si
considera come struttura base quella
contenente il maggior numero di atomi di
carbonio o il maggior numero di sostituenti.
CH3
CH3
ciclopentilesano
propilcicloesano
2-cicloesil-3-metilbutano
Conformazioni
Cicloalcani.dir
• Il ciclopropano è piano perché non può
essere altrimenti, mentre il ciclobutano e il
ciclopentano non sono piani. Il ripiegamento
restringe gli angoli di legame aumentando
la tensione angolare ma consente agli atomi
di idrogeno adiacenti ad essere meno
eclissati diminuendo la tensione torsionale.
Ciclopropano
Ciclobutano
Ciclopentano
Conformazioni del cicloesano
• Il cicloesano può adottare diverse conformazioni non
planari, la più stabile delle quali è la conformazione a
sedia.
sedia
• In questa conformazione, tutti gli angoli di legame
C-C-C sono di 109.5° (minimizzando, cosi, la tensione
angolare) e gli atomi di idrogeno sugli atomi di carbonio
adiacenti sono sfalsati (minimizzando, così, la tensione
torsionale).
H H
H
H
C
H C
C H
H C
C H
C
H
H
H H
Posizioni assiali ed equatoriali
• In una conformazione a sedia, i legami C-H sono
disposti in due differenti orientazioni.
• Sei legami C- H sono denominati legami assiali,
assiali
mentre gli altri sei sono denominati legami
equatoriali.
equatoriali
Posizioni assiali ed equatoriali
• I legami equatoriali sono approssimativamente
perpendicolari a un asse immaginario passante
attraverso il centro della sedia e si alternano
leggermente verso l'alto, e verso il basso.
Posizioni assiali ed equatoriali
• l legami assiali sono paralleli all'asse immaginario.
Tre legami assiali puntano verso l'alto, gli altri tre
verso il basso.
Conformazioni del cicloesano
• Ci sono molte altre conformazioni non planari del cicloesano,
una delle quali e la conformazione a barca.
barca È’ possibile
visualizzare la conversione di una conformazione a sedia in
una conformazione a barca torcendo l'anello.
• Una conformazione a barca è notevolmente meno stabile di
una conformazione a sedia in quanto si crea tensione
torsionale a causa di quattro set di interazioni tra idrogeni
eclissati e tensione sterica a causa dell'interazione tra
idrogeni ad asta di bandiera.
CicloesanoBarcaSedia.mov
Conformazioni del cicloesano
CicloesanoDiagramma.mov
Conformazioni del cicloesano
Posizioni assiali ed equatoriali
• Per il cicloesano, le due conformazioni a sedia
equivalenti possono interconvertirsi trasformando
prima una sedia in una barca e quindi la barca nell'altra
sedia.
• Gli idrogeni assiali in una sedia diventano equatoriali
nell'altra e viceversa.
• L'interconversione di
una conformazione a
sedia del cicloesano
nell’altra avviene
rapidamente a
temperatura ambiente
(99.9%).
Isomeria CIS-TRANS
• I cicloalcani con sostituenti su due o più atomi di
carbonio dell'anello mostrano un tipo di isomeria
chiamato isomeria cis-trans.
• Essi hanno la stessa formula molecolare, hanno gli
atomi legati nello stesso ordine ma disposti in
maniera diversa nello spazio (stereoisomeri).
stereoisomeri
• Gli isomeri cis-trans non possono interconvertirsi
per rotazione intorno a legami sigma (isomeri
configurazionali).
configurazionali
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2-dimetil-cicloesano
trans-1,2-dimetil-cicloesano
cis-1,2-dimetil-cicloesano
1,2-dimetilciclopentano
1,4-dimetilcicloesano
Isomeria CIS-TRANS
• Gli isomeri cis-trans sono quindi isomeri
configurazionali ed hanno le seguenti
caratteristiche:
– Hanno la stessa formula molecolare,
– Hanno gli atomi legati nello stesso ordine
– Hanno gli atomi disposti in maniera diversa nello
spazio e non possono interconvertirsi per
rotazione intorno a legami sigma.
• Essi non sono però immagini speculari e
quindi vengono classificati come
diastereoisomeri.
diastereoisomeri
ISOMERI
Diversa sequenza degli atomi
Diversa disposizione tridimensionale degli atomi
STRUTTURALI
GEOMETRICI
(Stereoisomeri)
CH3
CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
C CH3
H
n-butano
Interconvertibili per
rotazione intorno a
legami semplici
Interconvertibili soltanto per rottura
e riformazione di legami semplici
iso-butano
CONFIGURAZIONALI
Non immagini speculari
CONFORMAZIONALI
Immagini speculari
Eclissata e sfalsata dell’etano
DIASTEREOISOMERI
ENANTIOMERI
Composti ciclici cis o trans
Composti con un atomo di
carbonio chirale
Composti con più di un
atomo di carbonio chirale
Carbocicli in natura
O
H3C CH3
H
COOH
H
H3C
H
CH3
COOH
HO H H
Acido Crisantemico
HO H
Prostaglandina E1
CH2OH
O
OH
O
H
H
H
O
Cortisone
Nomenclatura IUPAC
• Gli isomeri cis-trans hanno sostituenti posti dallo
stesso lato o da lati opposti.
• Nel caso in cui siano presenti più sostituenti la
nomenclatura cis-trans potrebbe non essere
esaustiva.
• Per la nomenclatura IUPAC tali isomeri vengono
denominati E (entgegen=opposto) o Z
(zusammen=insieme) considerando dalla stessa
parte (Z) o da parti opposte (E) i sostituenti con
priorità maggiore secondo le regole già viste.
Esempi
H3C
CH3
CH2
CH3
E-1-etil-1,4-dimetilcicloesano
CH3
CH3
OH
CH3
E-1,2-dimetilcicloesano
CH3
Z-1,2-dimloetilcicloesanolo
