Analisi conformazionale degli alcani: tutto ciò che devi sapere
L’analisi conformazionale dei sistemi non ciclici fornisce le basi per una trattazione più estesa, in quanto tali sistemi sono liberi da vincoli alla rotazione. L’etano è una delle molecole più semplici in cui la libera rotazione intorno al legame carbonio-carbonio produce diverse conformazioni. Nel 1936, Kempt e Pitzer ipotizzarono che la rotazione intorno a tale legame fosse libera e, con calcoli teorici dimostrarono che doveva esserci una barriera torsionale di 2.8-3.1 kcal mol^-1. Delle infinite conformazioni possibili, ne esistono tre nelle quali gli atomi di idrogeno legati a un atomo di carbonio sono in posizione eclissata e tre nelle quali sono in posizione sfalsata. Nelle configurazioni eclissate esiste una forza repulsiva a causa dell’interazione dei raggi di van der Waals degli idrogeni, che non si verifica nelle configurazioni alternate.
Le diverse conformazioni dell’etano, e analogamente di sistemi più complessi, possono essere rappresentate mediante formule di proiezione dette formule di proiezione di Newman. Il propano presenta conclusioni analoghe all’etano, con l’unica differenza che mostrerà un aumento della molteplicità conformazionale e del variare delle barriere di energia potenziale. La situazione conformazionale del butano è diversa con particolare riferimento al legame C2 – C3 della molecola. In questo caso esistono due valori diversi dei massimi di energia: il primo corrispondente a due interazioni H-H e a una interazione CH3-CH3; il secondo corrispondente a una interazione H-H e a due interazioni CH3-H.
Le conformazioni corrispondenti ai minimi relativi di energia potenziale vengono dette conformeri o isomeri conformazionali. Esistono due valori dei minimi di energia, corrispondenti a due diversi tipi di conformeri. Per gli stati conformazionali intermedi è stata proposta da Klyne e Prelog la seguente nomenclatura in funzione degli angoli di torsione. L’analisi conformazionale dell’etano e, ancora di più quello del butano, forniscono utili argomentazioni per strutture analoghe anche più complesse. La repulsione sterica è solo il primo, anche se spesso il più importante, dei fattori che influenzano la stabilità conformazionale.
