[PORTADA]


CONFORMACIONES ESPACIALES

 

Incluso tras establecer la configuración de cada uno de los carbonos, la disposición de la molécula en el espacio no queda completamente especificada. En efecto, las moléculas cuyos átomos están unidos por enlaces sencillos son susceptibles de adoptar varias posiciones espaciales interconvertibles por rotación en torno a un enlace sencillo.

Estas disposiciones se conocen como conformaciones espaciales (Figura de la derecha).

La Figura inferior es un ejercicio interactivo que te ayudará a verlo mejor.

Para distinguir las conformaciones espaciales es útil recurrir a la llamada proyección de Newman que intercala un disco imaginario entre los dos carbonos, de manera que las valencias próximas al espectador se ven enteras, mientras que las más alejadas sólo se ven en la parte que sobresale del disco. En la Figura de la derecha se representa una visón lateral (representación en caballete) y las proyecciones de Newman que resultan al observar la molécula desde cada extremo.

Así, en la rotación de los dos grupos metilo que constituyen el etano (CH3-CH3) se pueden distinguir dos conformaciones extremas, que se llaman eclipsada y alternada, según la posición relativa de los hidrógenos enlazantes (Figura inferior).

Con un aporte de energía, por rotación de enlaces sencillos se puede pasar fácilmente de una conformación a otra. La interconversión es un fenómeno espontáneo y rapidísimo, si bien algunas disposiciones espaciales están especialmente favorecidas por su mayor estabilidad (corresponden a mínimos de energía libre).

Etano (alternada)
Etano (eclipsada)

En el caso frecuente de que los sustituyentes de cada carbono sean distintos, las posibilidades de presentar conformaciones distintas se multiplican. Las formas más estables, por lo general, son las que tienen los sustituyentes más voluminosos en posiciones alternadas anti. Asi, en el caso del butano existen las siguientes conformaciones:

Eclipsada anti (sinperiplanar)
Alternada gauche (sinclinal)
Eclipsada gauche (anticlinal)
Alternada anti (antiperiplanar)
Eclipsada gauche (anticlinal)
Alternada gauche (sinclinal)

El prefijo anti se emplea cuando los enlaces de los grupos más voluminosos (en este caso los dos grupos metilo) forman angulos superiores a 90°. El prefijo sin se emplea cuando los enlaces de los grupos más voluminosos (en este caso los dos grupos metilo) forman angulos inferiores a 90°. Cuando los grupos más voluminosos están en disposición alternada formando entre sí un ángulo de 60º o de 300º se dice que están en conformación gauche.

La terminación periplanar se aplica cuando los dos grupos más voluminosos están en un mismo plano. La terminación clinal se aplica cuando los dos grupos voluminosos están en distintos planos.

La Figura inferior es un ejercicio interactivo que te ayudará a verlo mejor.

Así, las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos saturados adoptan la conformación todo-anti, que es la más estable (Figura inferior).

La posibilidad de libre rotación del enlace sencillo está impedida en los hidrocarburos cíclicos. Este impedimento es prácticamente absoluto en los ciclos pequeños, de 3 o 4 átomos de carbono. En los anillos aromáticos, estabilizados por resonancia, tampoco hay posibilidad de rotación.

ciclopropano

ciclobutano (plano)

ciclobutano (forzado)
benceno

Sin embargo, en los anillos de 5 o más átomos de carbono, esta posibilidad de rotación no está totalmente impedida. Cada una de las conformaciones representa estados de mínima energía para la molécula, que en realidad está transformándose continuamente de una en otra.

ciclopentano (media silla)
ciclopentano (sobre)

Así, en el caso del ciclohexano, la posibilidad de rotación permite a la molécula adoptar conformaciones distintas de la plana. En cada una de estas conformaciones, la tensión del anillo es nula porque los ángulos entre los enlaces carbono-carbono son iguales a los de las valencias del carbono tetraédrico y porque todos los carbonos, considerados dos a dos, adoptan preferentemente conformación alternada. En la conformación bote, las parejas de carbonos 2-3 y 5-6 son eclipsadas (bolas rojas en la figura inferior) y las restantes son alternadas-sin. En la conformación silla todas las parejas posibles son alternadas-sin, y por tanto es más estable. (Lo puedes comprobar rotando cada una de las moléculas de la tabla inferior).

ciclohexano (silla)

ciclohexano ( media silla)

ciclohexano (bote torcido)
ciclohexano (bote)

 

En estas conformaciones, las valencias perpendiculares al plano ecuatorial se llaman axiales (en color blanco en la figura de la derecha), y las próximas a él ecuatoriales (en color rojo en la figura de la derecha). Al pasar de una forma de silla a la otra (figura de la derecha), los enlaces acuatoriales en la primera son axiales en la segunda, y viceversa.

ENLACES

Isomería conformacional (Universidad de Huelva)

Isomería conformacional

"Live" chemical structures (Tutorial con las conformacioes del etano, butano y cicloalcanos)

Ejercicios interactivos de Química Inorgánica