HIDROCARBONETOS ALICÍCLICOS

          1- Nomenclatura e exemplos

Alguns exemplos importantes:

          2- Teoria das tensões de Bayer

         De modo geral, quando um átomo de carbono se encontra ligado a quatro outros átomos de carbono, o ângulo entre duas ligações quaisquer é de 109^o 5' (geometria tetraédrica). Segundo Adolf Von Baeyer, em alguns ciclanos, um dos ângulos de ligação, em cada átomo de carbono, não possui o valor normal do ângulo tetraédrico, pois estas ligações são forçadas a se comprimir, de modo a fechar o ciclo. Assim, o ciclopropano é um triângulo equilátero, com ângulos de 60^o, e o ciclobutano é um quadrado, com ângulos de 90^o.

         Devido ao fator de o valor do ângulo de ligação entre os carbonos no ciclo diferir do valor normal tetraédrico, existe nessas moléculas um certa tensão, e daí resulta serem elas instáveis, em comparação com as moléculas cujos ângulos de ligação são tetraédricos. A tensão em um ciclo pode ser calculada pela fórmula (109^o 5' - a) / 2, onde a é o ângulo entre dois carbonos do ciclo, supondo uma cadeia coplanar. Assim, pela equação, o ciclopropano tem uma tensão de 24^o 75', o ciclobutano de 9^o 75' e o ciclopentano de 0^o 75' (desprezível). O ciclopentano, por ter uma tensão desprezível, já possui uma grande estabilidade, preferindo reações de substituição, como nos alcanos, enquanto o ciclopropano e o ciclobutano, com tensões elevadas, sofrem facilmente ruptura na cadeia, dando reações de adição, como nos alcenos.

         E o ciclohexano? Este teria um ângulo coplanar de 120^o, o que causaria uma tensão em sentido oposto em relação aos casos citados anteriormente, ou seja, de acordo com a fórmula, a tensão para o ciclohexano seria de -5^o 25, que seria uma tensão de distensão. Por isso, o ciclohexano deveria ser muito instável. Porém, ele é mais estável que o ciclopentano e praticamente só dá reação de substituição. Bayer errou, porque os átomos de carbono nas cadeias cíclicas com mais de cinco carbonos não são coplanares, e mantêm o ângulo tetraédrico (109^o 5'), sem tensão. No caso do ciclohexano, os carbonos, mantendo o ângulo tetraédrico, podem assumir duas conformações espaciais, que foram denominadas barco e cadeira, por fazerem lembrar esses objetos. No entanto, a estrutura em forma de cadeira é a mais estável delas. Não pela tensão angular, já que ambas têm o mesmo ângulo de ligação (109^o 5'), mas pelo fato de a conformação barco apresentar interações não-dirigidas entre os átomos de hidrogênio.

          3- As ligações no ciclohexano

          Observando um modelo molecular do ciclohexano podemos perceber que as ligações dos átomos de carbono possuem duas direções possíveis: a axial e a equatorial. As ligações axiais estão dispostas perpendicularmente ao plano grosseiro do anel e as ligações equatoriais encontram-se na cintura do anel, sendo que as ligações axiais e equatoriais são alternadas. Veja:

          As ligações em vermelho são axiais e as ligações em azul são equatorias. Um ligante que se encontre em posição axial é menos favorecido do que na posição equatorial. Isso porque as maiores aglomerações eletrônicas, que geram as inteações não-dirigidas, ocorrem entre dois ligantes que se localizam em posições axiais, devido à menor distância entre eles. Na posição equatorial, os dois ligantes estão a uma distância máxima entre si e, portanto, essa é a posição mais favorecida. Isso pode ser visto facilmente com um modelo molecular tridimensional.

          4- Isomeria geométrica

          As cadeias fechadas, assim como os alcenos, também podem apresentar isomeria geométrica cis-trans, pois também existe a impossibilidade de rotação livre das ligações. Veja abaixo duas estruturas cíclicas cuja disposição espacial para os seus ligantes possibilitam a isomeria cis-trans:

configuração cis                 configuração trans

          As estruturas não são iguais, visto que a energia necessária para romper as ligações e converter uma estrutura na outra é muito elevada. Pode-se, então, isolar os dois isômeros.

          5- Propriedades físicas

          As propriedades físicas dos hidrocarbonetos alifáticos assemelham-se às dos hidrocarbonetos correspondentes de cadeia aberta, embora os pontos de fusão e ebulição e as densidades destes compostos sejam ligeiramente mais altos. Por serem compostos apolares, dissolvem-se apenas em solventes apolares ou fracamente polares.

          6- Métodos de obtenção

          Em certas regiões (em especial, na Califórnia), o petróleo é rico em cicloalcanos, entre eles o ciclo-hexano, o metil ciclo-hexano, o ciclo-pentano e o 1,2 - dimetil ciclo-pentano. Estes compostos são excelentes combustíveis, com elevado número de octanos. Os demais alicíclicos são preparados em laboratório.

Veja aqui os principais métodos de obtenção dos hidrocarbonetos alicíclicos

          7- Propriedades químicas

Veja aqui as principais reações dos hidrocarbonetos alicíclicos

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Química 2000 - Wagner Xavier Rocha, 1999