Adição em Ciclanos: Tensões nos Anéis e Reatividade
Você deve estar se perguntando: ciclanos fazem reação de adição igual os alcenos?
Essa dúvida pode surgir porque um hidrocarboneto abre mão de dois hidrogênios para fechar um ciclo.
Então, se ela causa deficiência de hidrogênio na molécula (já que ciclo conta para o IDH), será que eu consigo acrescentar hidrogênios quebrando o ciclo?
A resposta é: nem todos os ciclos podem fazer isso!
Tudo vai depender do tamanho do ciclo e da tensão presente no anel.
Nós já vimos isso quando estudamos ciclanos, então vamos só lembrar o que discutimos e trazer para a realidade de reações orgânicas.
1. A teoria das tensões de Baeyer
Lá em 1885, o cientista Adolf von Baeyer propôs que a reatividade dos ciclanos estava ligada ao desvio dos seus ângulos em relação ao ângulo ideal de um carbono sp³, que é 109º28'.
Veja os principais exemplos:
Ciclopropano: ângulo de 60º → tensão altíssima! Muito reativo.
Ciclobutano: ângulo de 90º → ainda com bastante tensão.
Ciclopentano: ângulo de 108º → quase no ideal! Bem mais estável.
Mas o que acabou com ele foi a descoberta do ciclohexano (120°).
A sua teoria previa que ele seria mais instável que o ciclopentano, mas experimentos mostraram que o ciclohexano era muito muito mais estável. Como isso seria possível?
Para justificar o que os experimentos haviam descoberto, dois químicos criaram uma nova teoria, a Teoria de Sachse e Mohr, defendendo que:
“Os ciclanos de seis ou mais átomos de carbono não são planos, eles são espaciais!”
Como o ciclohexano é espacial, o seu ângulo na verdade não é de 120°, ele é exatamente de 109°28’, eliminando a tensão e sendo mais estável que o ciclopentano.
Portanto, ciclo-hexano: forma conformações tridimensionais (cadeira e barco) que se ajustam perfeitamente ao ângulo ideal. Resultado? Estável demais!
2. Como isso influencia a reatividade?
Quanto maior a tensão do anel, maior a instabilidade e, consequentemente, a vontade da molécula em se abrir. E é justamente isso que permite as reações de adição.
Ciclopropano e ciclobutano: sofrem adições com facilidade.
Ciclopentano: pode sofrer adição, mas precisa de condições mais energéticas.
Ciclo-hexano: é tão estável que prefere substituições. Não reage por adição.
Exemplos de Hidrogenação:
Ciclopropano + H₂ → Propano
Ciclobutano + H₂ → Butano
Ciclopentano + H₂ → Pentano
Ciclo-hexano + H₂ → não reage
Halogenação:
Ciclopropano + Cl₂ → 1,3-dicloropropano
Ciclobutano + Br₂ → 1,4-dibromobutano
Ciclo-hexano + Cl₂ → clorociclo-hexano (substituição, não adição)
4. Um ponto importante e Conclusão
Em ciclanos com insaturações (ciclenos), as adições seguem o padrão dos alcenos.
A adição vai acontecer quebrando a dupla e não o ciclo, mas isso a gente já viu.
Ciclo-hexeno + HBr → segue a regra de Markovnikov.
Neste caso, o H vai para o carbono mais hidrogenado e o Br para o menos, como já vimos nos alcenos.
No próximo capítulo, vamos ver como isso muda ainda mais quando o ataque acontece em carbonilas, e não entre carbonos.
