6.10: Ciclohexanos disustituidos

Echa un vistazo al 1,2-dimetilciclohexano. Los dos grupos metilo (CH3) en este compuesto están en carbonos adyacentes.

Hay dos formas en que estos grupos metilo podrían estar unidos al anillo: pueden estar en la misma cara, ya que están en el isómero cis; o pueden estar en caras opuestas, como están en el isómero trans.

La diferencia entre estos dos compuestos es bastante clara desde una vista hexagonal regular de la molécula, con cuñas y guiones que denotan la relación espacial entre los grupos metilo. Las cuñas muestran las cosas que vienen hacia nosotros, en la cara cercana del ring, y los guiones muestran cosas alejadas de nosotros, en la cara más alejada del ring.

El dibujo de celosía de diamante puede resultar un poco confuso, en este caso.

Figura\(\PageIndex{1}\): Dibujo lineal de cis-1,2-dimetilciclohexano. Los grupos metilo están ambos en la posición superior de dos posiciones posibles.

• Recuerde que las esquinas alternas del anillo apuntan ya sea hacia arriba o hacia abajo, y que cada una tiene una posición axial y ecuatorial unida.
• Los dos grupos metilo en cis-1,2-dimetilciclohexano deben ocupar la posición axial en un carbono y la posición ecuatorial en el siguiente.

Eso es porque en un carbono que ocupa una esquina inferior del anillo, la posición superior que puede ocupar un metilo es ecuatorial, pero para el siguiente carbono, colocado en una esquina superior de la silla, la posición superior es axial. Visto desde el borde de la silla, dos grupos metilo cis estarían unidos ambos a la cara superior o a la cara inferior de la silla, y así uno sería axial y el otro ecuatorial.

Figura\(\PageIndex{2}\): Modelo de bola y varilla de cis-1,2-dimetilciclohexano.

Ir a Animación CA10.1. Un modelo tridimensional de cis-dimetilciclohexano.

En trans-1,2-dimetilciclohexano, los dos grupos metilo ocuparían caras opuestas del anillo. La forma más fácil de ver esta relación es en una conformación en la que los dos grupos metilo están en posiciones axiales sobre carbonos adyacentes, uno apuntando hacia arriba y el otro hacia abajo.

Figura\(\PageIndex{3}\): Dibujo lineal de trans-1,2-dimetilciclohexano. Los grupos metilo están en las posiciones superior e inferior (uno en cada uno). Las posiciones en la cara opuesta son fácilmente evidentes.

Esta vista también se puede ver en un modelo.

Figura\(\PageIndex{4}\): Modelo de bola y varilla de trans-1,2-dimetilciclohexano.

Ir a Animación CA10.2. Un modelo tridimensional de trans-dimetilciclohexano, en conformación diaxial.

Sin embargo, un flip de anillo convierte la misma molécula en un conformador diferente, en el que ambos grupos son ecuatoriales. Los grupos metilo ya no parecen ser trans entre sí, sino que deben serlo, porque no hemos roto ningún enlace y esta sigue siendo la misma molécula que estábamos viendo en la conformación diaxial.

Figura\(\PageIndex{5}\): Modelo de bola y varilla de trans-1,2-dimetilciclohexano en un conformador diecuatorial.

Ir a Animación CA10.3. Un modelo tridimensional de trans-dimetilciclohexano, en conformación diecuatorial.

De hecho, dadas las dos posiciones disponibles en cada carbono del anillo, uno de los metilos está siempre en la posición más alta, ya sea en orientación axial o ecuatorial, y el otro metilo siempre está en la posición más baja.

Figura\(\PageIndex{6}\): Dibujo lineal de trans-1,2-dimetilciclohexano en un conformador diecuatorial; a diferencia de la forma habitual de dibujar estructuras, se muestran los enlaces a los átomos de hidrógeno. Los grupos metilo están en las posiciones superior e inferior en sus respectivos carbonos (uno en cada uno).

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

Convierta las siguientes estructuras de silla en la proyección de cuña y guión.

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Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Determinar la relación estereoquímica entre estos pares de compuestos.

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Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

3. Para lo siguiente los anillos de ciclohexano disustituidos:
a. Encierra en círculo todos los estereocentros y rócalos con la designación R/S correcta.
b. Dibuje los dos conformadores de silla en la celosía de diamante. (Tenga cuidado de no dibujar el enantiómero).

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Ejercicio\(\PageIndex{4}\)

Realizar un análisis de las interacciones estéricas en la conformación silla de trans - 1,2-dimetilciclohexano. Después de un giro de anillo, vuelva a realizar este análisis. Comparar la energía de los dos conformadores.

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Es tentador cuando se trabaja con modelos sacar a un grupo y volver a colocarlo en otro lugar para pensar en diferentes conformaciones, pero esa no es una buena idea. Sacar a un grupo del modelo requiere romper un enlace, y eso no es lo que sucede cuando las moléculas se convierten entre confórmeros. En cambio, las moléculas simplemente se tuercen en nuevas formas sin romper ningún vínculo. Si engañas piezas dentro y fuera de tu modelo mientras intentas evaluar conformaciones, puedes terminar con un isómero completamente diferente; por ejemplo, sería fácil convertir accidentalmente cis-1,2-dimetilciclohexano en trans-1.2-dimetilciclohexano.

Ejercicio\(\PageIndex{5}\)

Realizar un análisis de las interacciones estéricas en las dos posibles conformaciones de silla de los siguientes compuestos.

a) cis-1,3-dimetilciclohexano b) trans-1,3-dimetilciclohexano

c) cis-1,4-dimetilciclohexano d) trans-1,4-dimetilciclohexano

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Fotos fijas de modelos obtenidos usando Spartan 14 de Wavefunction, Inc., Irvine, California.