PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE  LOS ALCANOS (II)

Propiedades Físicas y Químicas de los Cicloalcanos

Los Calores de Combustión de los cicloalcanos revelan la existencia de Tensión de Anillo

1. Anillos pequeños (ciclopropano,ciclobutano)  2. Anillos comunes (ciclopentano,ciclohexano,cicloheptano)  3. Anillos medianos (desde 8 a 12 átomos de carbono)  4. Anillos grandes (13 y mas átomos de carbono)

Tensión de Anillo y Estructura de los Cicloalcanos Ya hemos visto, al estudiar la estereoisomería conformacional (Lección 12), cuales son las  clases de efectos que contribuyen a la tensión de anillo en los cicloalcanos.

Recordemos que en el ciclohexano no existe practicamente tensión de anillo

¿ Que ocurre en el caso de anillos de tamaño mediano y grande ? Como puede observarse en la tabla 4‐2, los cicloalcanos con anillos mas grandes que los del ciclohexano, tienen también mayor tensión de anillo. Esta tensión es debida a la combinación de la distorisón de ángulos de enlace, eclipsamiento parcial de hidrógenos y repulsiones estéricas transanulares. No es posible para los anillos de tamaño mediano aliviar todas esas interacciones origen de tensión en una única conformación. La molécula encuentra una solución de compromiso, equilibrándose entre varias geometrías que son muy próximas en energía. Abajo se muestra una de tales conformaciones para el caso del ciclodecano (14 Kcal/mol).

Sólo los anillos de tamaño grande, tales como el ciclotetradecano, logran conformaciones esencialmente libres de tensión. En tales anillos, la cadena carbonada adopta una estructura muy similar a la de los alcanos de cadena abierta, con hidrógenos escalonados y configuración todo‐anti. Sin embargo, incluso en esos sistemas, la presencia de un sustituyente, introduce, generalmente, algún grado de tensión. La mayor parte de las moléculas cíclicas que veremos en el curso no están libres de tensión.

Cicloalcanos policíclicos : fusionados y con puente

¿ Tienen los hidrocarburos un límite de tensión ? Energía tensional: 66.5 Kcal/mol; aún asi pudo ser aislado y almacenado

Sintetizado en 1978; energía de tensión: 129 Kcal/mol (calculada a partir de su ΔH°comb ); estable, pf.=135°C

No se conoce Sintetizado en 1964; energía tensional: 166 Kcal/mol ( mayor que la tensión torsional de seis ciclobutanos juntos)

Sintetizado en 1982; energía tensional: 65 Kcal/mol ; pf. = 430°C (compárese con el pf. Del icosano = 36.8°C )

El Octanitro cubano , C8(NO2)8 , es un potente explosivo La síntesis del cubano y sus derivados se ha escalado a nivel de kilogramos debido a sus potenciales aplicaciones como materiales explosivos y combustibles altamente energéticos. El octanitrocubano (sintetizado en 2000) es un explosivo potencialmente mucho mas poderoso que el 2,4,6-trinitrotolueno (TNT).

C8(NO2)8

8 CO2 + 4 NO2

Su descomposición multiplica instantaneamente su volumen por unas 1.150 veces, con una liberación de energía de 830 Kcal / mol.

Carbociclos en la Naturaleza La Naturaleza fabrica una gran variedad de moléculas conteniendo carbociclos. Los Productos Naturales, son compuestos orgánicos producidos por los organismos vivos. Algunos de esos compuestos, tales como el metano, son extremadamete simples,otros poseen una gran complejidad estructural. Los científicos han intentado clasificar la multitud de Productos Naturales de varios modos. Generalmente se sigue algunos de los siguientes cuatro esquemas de clasificación: (1) por su estructura química; (2) por su actividad fisiológica; (3) por su especificidad para ciertos organismos o plantas (taxonomía); (4) por su origen bioquímico. Los químicos orgánicos están interesados en los Productos Naturales por muchas razones. Muchos de esos compuestos son medicamentos muy poderosos, otros funcionan como colorantes o agentes para la alimentación y aún otros, son importantes materias primas para la industria en general. Un estudio, p. ej. de algunas secreciones animales o de plantas, puede suministrarnos información con respecto al modo en que tales seres vivos usan esas sustancias para, p. ej.: marcar su territorio, defenderse de sus depredadores, atraer al sexo opuesto, etc. La investigación de las rutas bioquímicas a través de las cuales un organismo metaboliza o, en otras ocasiones, transforma un compuesto, son modos de penetrar en la comprensión del modo de trabajar de las funciones vitales de dicho organismo. Aunque enormemente diversos, dos clases de Productos naturales han recibido una atención particular por parte de los químicos orgánicos: Los terpenos y los esteroides

Terpenos

Esteroides