Prática de projeção de Newman 1

RKA4JL - Vamos fazer alguns exercícios aqui sobre as projeções de Newman e nosso objetivo é olhar para a ligação entre o carbono dois e o carbono três deste composto aqui. Na parte (A) temos que desenhar a conformação mais estável. Então, antes de começar, vamos numerar nossos carbonos. Este aqui é um, dois, três e o carbono quatro. E a ligação em que temos que prestar atenção é essa aqui, a ligação entre o carbono dois e o carbono três. Então, a nossa visão vai estar neste eixo aqui. Vou desenhar um olho para representar nosso ponto de vista. Nós olharemos nessa direção que representei por essa seta. Nosso objetivo é encontrar a conformação mais estável e sabemos a partir de vídeos anteriores que seria uma conformação alternada ou estrela. Então, vamos desenhar uma conformação alternada e depois tirar as outras. Depois disso, vamos escolher qual delas é a mais estável. Aqui está o carbono um e esse é o carbono dois, com o hidrogênio saindo do plano em nossa direção e um grupo metil na direção oposta. Então, o carbono dois está ligado ao carbono três, que tem um grupo metil vindo em nossa direção e um hidrogênio na direção oposta. E é claro, também temos o carbono quatro. Nosso trabalho aqui é tomar essa ligação C2-C3 como base para a projeção de Newman. Então, seu eu rotacionar dessa forma, sobrepondo os carbonos dois e três, eu terei a conformação alternada da projeção de Newman para esse composto. Eu posso conseguir outra conformação alternada se eu girar o composto dessa forma aqui, mantendo o carbono de trás estático. E eu posso fazer isso de novo, rotacionando dessa forma para conseguir outra conformação alternada desse composto. Bom, no vídeo que acabamos de ver, nós estávamos olhando para as possíveis conformações alternadas desse composto a partir desse ponto de vista, bem aqui. Agora vamos treinar um pouquinho e desenhar uma projeção de Newman sem ficar recorrendo a um modelo em maquete, OK? Então, nós temos o carbono dois, bem aqui, e vamos representá-lo. Vou representá-lo com esse ponto aqui. Então, temos um hidrogênio indo para cima e para a direita. Nosso olho está bem aqui e o hidrogênio vai para cima e para a direita, então poderemos representá-lo dessa maneira. Também temos um grupo metil indo para cima e para esquerda, então representamos dessa forma um grupo metil. E finalmente, temos outro grupo metil indo para baixo, então representamos aqui embaixo. E agora, nós temos o carbono três. Nós não conseguiremos ver se estivermos olhando nessa direção aqui, porque o carbono dois está na frente. Mas na projeção de Newman nós representamos isso com um círculo dessa forma. Esse é o carbono três. E o que está ligado ao carbono três? Bom, nós temos aqui um grupo metil indo para cima. Veja só, nosso olho está aqui e ele está indo para cima. Então, vamos desenhar dessa forma. E temos outro grupo metil indo para baixo e para a direita, então vamos representá-lo aqui. Finalmente, temos um hidrogênio indo para baixo e para a esquerda, então temos uma conformação alternada para nossa projeção de Newman. Agora, nós devemos rotacionar o carbono da frente e manter o carbono de trás estacionado para conseguirmos outra conformação alternada. Então, vamos pegar esse grupo metil e rotacioná-lo até que ele chegue a esta posição. E se fizermos isso, o hidrogênio naturalmente virá para essa posição. E é claro, esse grupo metil aqui embaixo virá para essa posição. Bom, como eu disse, o carbono de trás vai se manter estacionado. Então, vamos desenhá-lo aqui e o metil fica no mesmo lugar, esse metil também fica mesmo lugar e o hidrogênio continua, também, no mesmo lugar. Na verdade, tanto faz se você rotacionar o da frente ou o de trás, mas eu escolhi rotacionar o da frente. Então, agora vou representar o carbono C2. Como nós rotacionamos, esse grupo metil, que estava em magenta, vai ser rotacionado até chegar nesta posição bem aqui. E nosso hidrogênio em azul foi rotacionado e veio parar bem aqui, então vamos representá-lo também. Puxando uma seta. Hidrogênio. E, finalmente, o metil que estava aqui embaixo, em vermelho, veio para essa outra posição, e agora nós temos uma nova conformação alternada para esse composto. Então agora, para conseguir uma nova conformação alternada, é só continuar com o mesmo processo. A gente pega esse metil em magenta e rotaciona para essa posição, pega o hidrogênio em azul e rotaciona para essa posição e outro grupo metil, que a gente representou em vermelho, para essa posição. Lembrando que o carbono três continua estacionário, então basta representá-lo da mesma forma. Então temos um grupo metil, outro grupo metil e um hidrogênio. Bom, e agora o grupo metil em magenta está aqui embaixo. Vamos representá-lo. O hidrogênio foi movido para esta posição, o grupo metil em vermelho foi colocado nessa posição, e agora nós temos nossos conformações alternadas. Vamos comparar o que nós acabamos de representar aqui com as coisas que vimos no vídeo. Repare que as conformações alternadas que vimos no vídeo batem exatamente com os esquemas que acabamos de desenhar. E agora nós devemos escolher qual é a conformação mais estável entre essas três. Então, qual delas é mais estável? Bom, o que nós sabemos quando temos esse tipo de situação (deixe-me selecionar uma cor azul para fazer isso). Bom, nós temos um grupo metil bem aqui, e outro grupo metil ali e nós temos entre eles um ângulo de 60 graus. Então, vamos ter aqui entre esses grupamentos metil uma interação gauche. E no vídeo de conformações do butano, nós vimos que a interação gauche tem 3,8 quilojoules por mol como custo de energia. Então vamos escrever isso aqui, 3,8 quilojoules por mol. Olha só, aqui em cima nós temos outra interação gauche, então mais 3,8 quilojoules. E mais acima temos outra, então no total nós temos três interações gauche para essa conformação. Então, se nós multiplicarmos 3 vezes 3,8, obteremos 11,4 quilojoules por mol, que é o custo energético dessa conformação. E esta conformação aqui do meio? Bom, podemos notar que temos uma, duas, três interações gauche aqui também. Então, no total também teremos 11,4 quilojoules por mol, assim como a conformação da direita. Agora, a conformação da esquerda tem apenas duas interações gauche. Temos uma aqui e outra aqui, então apenas duas. Se multiplicarmos 2 vezes 3,8, isso vai nos dar 7,6 quilojoules por mol. É o valor mais baixo. Então, essa é a conformação mais estável. E agora, vamos para a parte (B). Nós temos que achar qual conformação é menos estável. Então, a que tem maior energia. Vamos dar uma olhada no vídeo onde eu comparo conformações alternadas com conformações eclipsadas. Uma das conformações eclipsadas que eu mostro é a menos estável. Aqui, nós começamos com uma conformação alternada e, se rotacionarmos um pouco, teremos uma conformação eclipsada. Se continuarmos rotacionando, teremos outra conformação eclipsada, veja só. E para essa conformação, se nós olharmos um pouquinho aqui do lado, veremos que os grupos metil estão muito próximos e isso acaba tornando essa conformação muito instável. Então, vamos voltar para nossa perspectiva antiga e rotacionar mais uma vez para conseguir outra conformação eclipsada. Bom, aqui estão as fotos das conformações eclipsadas a partir do vídeo e nosso objetivo é escolher a menos estável. Mas vamos praticar e tentar desenhá-las na projeção de Newman. Então, vamos começar com esse aqui a esquerda. Nós temos o C2 aqui, que vou representar por um ponto, e temos um grupo metil aqui em cima, que eu vou desenhar um pouco de lado para que possamos ver o que está acontecendo atrás dele. Nós temos o hidrogênio aqui embaixo para a direita, que vamos representá-lo aqui. E para baixo à esquerda temos outro grupo metil, bem aqui. Para o carbono de trás, mesmo que não possamos vê-lo, nós o representamos através desse círculo, bem aqui. Então, esse nosso carbono C3 não dá para ver muito bem, mas sabemos que este aqui é um metil. Vamos representá-lo em vermelho, ligado ao C3. Aqui ao lado direito temos outro grupo metil, então vamos desenhá-lo aqui, dessa forma. E, por fim, temos esse hidrogênio bem aqui embaixo. Vamos representá-lo. E agora temos a projeção de Newman para essa conformação eclipsada. OK, agora vamos passar para a próxima conformação, que é esta aqui do meio. Então, temos o nosso carbono dois aqui representado por esse ponto, e vemos que temos um grupo metil aqui para cima e um pouco para a direita. Então,vou representá-lo dessa forma. Temos outro CH₃ vindo aqui para baixo, e, por fim, temos um hidrogênio vindo aqui para a esquerda e para baixo. E aqui atrás nós temos o nosso carbono três. E lembre-se: no vídeo nós mantemos esse carbono de trás estacionário, então é só desenhar tudo da mesma forma. Aqui temos um CH₃, um metil, aqui do lado direito também temos um metil, e aqui do lado esquerdo embaixo temos um hidrogênio. Então temos, agora, mais uma conformação. Basicamente, para ir da conformação um para a conformação dois eu só rotacionei o carbono da frente, então deixe-me marcar algumas coisas aqui. Se eu pegar esse grupo metil que estou pintando em magenta e rotacioná-lo para essa posição, então esse grupo magenta que estava ali fica aqui. Se você pegar esse hidrogênio em azul e rotacioná-lo, ele vem parar nesta posição bem aqui. E, por fim, se eu pegar esse grupo metil aqui em verde e rotacioná-lo, ele vai parar nessa posição. Então, esse grupo metil é esse. Vamos para a nossa última conformação. Vamos começar, como os outros, desenhando o nosso C2, bem aqui. Bom, temos um hidrogênio indo nessa direção aqui em cima, aqui um pouco para baixo à direita, temos um grupo metil e temos outro grupo metil indo nessa direção aqui, um pouco à esquerda. E agora nós representamos nosso C3 dessa maneira e, novamente, ele está estacionário, então nada mudou. Aqui em cima nós temos um CH₃, um grupo metil, aqui temos outro grupo metil. E, finalmente aqui, nessa direção, nós vamos ter um hidrogênio. Se nós formos dessa conformação aqui para esta... Vamos começar pelo metil em magenta que rotacionou para essa posição. Então, é esse mesmo metil, bem aqui. Enquanto o hidrogênio azul rotacionou para essa posição, então é esse hidrogênio aqui. E, finalmente, o metil em verde rotacionou para cá. Então, é este metil bem aqui. Bom, e agora que temos todas as nossas conformações eclipsadas, vamos analisar qual delas tem maior energia. Bom, vamos começar aqui pela conformação da esquerda, e já podemos ver que tem um grupo metil eclipsando um hidrogênio. E nós já sabemos de vídeos anteriores que isso dá seis quilojoules por mol. Aqui, temos uma situação igual, então, temos mais seis quilojoules por mol também. E aqui temos um grupo metil eclipsando outro grupo metil, e sabemos que isso dá 11 quilojoules por mol. Somando tudo isso, teremos 23 quilojoules por mol para essa conformação eclipsada, então, vamos escrever aqui 23 quilojoules por mol. Vamos fazer esse da direita aqui, porque é a mesma coisa. Veja só. Temos aqui um CH₃ eclipsando um hidrogênio, que é seis. De novo, mais seis. E temos um metil com metil, que é 11. Então, no total temos a mesma somatória, que é 23 quilojoules por mol. Já essa conformação do meio é um pouco diferente. Vemos aqui dois hidrogênios se eclipsando e isso daqui nos dá quatro quilojoules por mol. Temos um grupo metil eclipsando outro grupo metil, o que nos dá 11. E, novamente, temos outro grupo metil eclipsando outro, que dá 11. E a somatória disso tudo, 11 mais 11 mais 4, dá 26 quilojoules por mol, tornando essa conformação a de maior energia, e, portanto, a menos estável. Você lembra que nós comentamos? Essa daqui era a conformação que tinha grupos metil muito próximos no espaço. E como eu disse anteriormente, isso acaba deixando a sua conformação muito instável.