Desenhando Projecções Newman
Até agora, temos visto diferentes formas de desenhar moléculas tais como cadeias rectas, totalmente escritas, e formatos condensados. Há ainda outra maneira de desenhar e visualizar uma molécula, chamada de projeção Newman. Esta secção irá focar-se em compreender e desenhar projecções de Newman
Numa dada molécula, os átomos rodam livremente em torno de ligações simples. Isto é muito importante de lembrar para desenhar projecções de Newman.
Uma projecção de Newman é uma forma de tirar uma fotografia de como uma molécula se parece num determinado momento de um ângulo diferente daquele a que estamos habituados. As projecções de Newman focam-se em quaisquer dois carbonos e os grupos que saem deles numa molécula, deslocando a vista a partir da qual a molécula é visualizada.
Ao desenhar projecções de Newman, olhe para a molécula a partir de uma perspectiva diferente, olhando para baixo dois dos átomos de carbono, de modo a que só se possa ver o átomo de carbono da frente e não o de trás (uma vez que está bloqueado pelo carbono da frente). Se você olhar para os grupos que saem dos carbonos, eles farão uma forma em Y (muitas vezes, mas nem sempre, um Y de direita para cima ou um Y de cabeça para baixo).
Ao desenhar projeções Newman, o carbono da frente é indicado pelo ponto central da forma “em Y”, e o carbono de trás não é mostrado explicitamente, embora seja assumido que está bem atrás do carbono da frente.
Na figura acima, nós rodamos o carbono de trás em incrementos de 60˚ para enfatizar a rotação livre em torno de ligações simples, mas nem sempre é necessário rodar 60 graus. Além disso, podemos rodar os carbonos da frente e de trás como desejarmos.
A medida que cada carbono gira, há alguma sobreposição à medida que os átomos se movem. Isto é devido a um impedimento estéreo, uma força repulsiva exercida por substitutos em uma molécula. Essencialmente, grandes grupos querem estar o mais distantes possível, mas numa projecção Newman, os átomos são forçados a estar bastante próximos uns dos outros, pelo que há uma força repulsiva presente. A sobreposição, e a diferença de energia associada a esta sobreposição, leva a dois subgrupos energéticos de projecções de Newman: eclipsados e escalonados.
Conformações escalonadas resultam em mais obstáculos estéreis entre dois átomos do que conformações escalonadas devido à proximidade dos átomos um do outro. As conformações eclipsadas são portanto menos estáveis que as conformações escalonadas.
Estabilidade e quantidade de energia são inversamente proporcionais. Se a molécula é alta em estabilidade, é menor em energia; se a molécula tem baixa estabilidade, tem alta quantidade de energia. Se pensarmos bem, isto faz sentido. As moléculas estão sempre a tentar chegar a um estado de baixa energia, por isso se uma molécula tiver uma energia alta, será instável porque quer chegar a um estado de menor energia.
As conformações de clips são mais altas em energia e menos estáveis do que as conformações escalonadas.
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Escalonadas
Conformações escalonadas são uma conformação bastante estável, uma vez que os átomos estão dispersos para minimizar os impedimentos estéreis. Um exemplo de uma conformação escalonada é assim:
Há 2 outros termos usados para descrever conformações escalonadas:
- Anti conformação
- Conformação Gauche
Anti conformação
A forma mais estável da projecção Newman é a anti-conformação. Nesta forma, o maior substituto que sai do carbono frontal está exactamente a 180o graus do maior substituto no carbono posterior; portanto, os dois maiores substitutos em cada carbono da projecção Newman estão o mais distantes possível um do outro, levando ao menor impedimento estéreo possível. No exemplo usado acima, a anti-conformação parece ser:
Conformações gauche
Conformações gauche são moléculas escalonadas que têm algum impedimento estéreo. Enquanto a anti-conformação mais estável tem os dois maiores substituintes a 180° um do outro, as conformações gauche têm as duas maiores moléculas separadas 60° uma da outra. Essas conformações são mais estáveis do que as conformações eclipsadas (ver próxima seção), mas menos estáveis do que as conformações antiformais, pois há alguma interação estéril de impedimento presente. Vejamos as conformações gaúchas nesta mesma molécula:
> Quanto maiores forem os grupos, maior será o efeito gaúcho, pois mais estéreis estariam presentes.
2. Eclipsados
Na conformação eclipsada, grupos que saem dos dois carbonos de foco na projeção Newman interagem e se repelem mutuamente, criando estéreis estéreis estéreos à medida que se sobrepõem diretamente um ao outro. Substituintes maiores – como grupos alquílicos, halógenos e grupos contendo oxigênio, por exemplo – criam mais impedimento. Quanto maiores os substitutos, mais impedimento existe.
Por exemplo, pense nas 3 possíveis conformações eclipsadas que a seguinte molécula poderia ter:
De possíveis conformações eclipsadas, uma forma é menos estável que as outras, como mostra o diagrama abaixo. Isto é criado pela sobreposição dos dois maiores substitutos nos dois carbonos de foco para a projeção de Newman. No diagrama abaixo, os dois maiores substitutos em cada carbono são etiquetados em rosa. O flúor é também um átomo grande mas não tão grande quanto o substituto cíclico (que é rotulado como C6H8).