3.9
La stabilità relativa dei cicloalcani varia con le dimensioni dei loro anelli. Le variazioni derivano dagli effetti combinati della deformazione angolare e della deformazione torsionale, noti insieme come deformazione ad anello dei composti ciclici.
La deformazione angolare viene introdotta in un cicloalcano quando l'angolo di legame C-C-C devia dall'angolo di legame tetraedrico regolare di 109,5°, come previsto per tutti i carboni ibridati sp3 degli alcani.
D'altra parte, la deformazione torsionale esiste tra i legami eclissanti ed è il risultato di forze di dispersione repulsive.
Nel ciclopropano, l'angolo interno di 60°, che è significativamente più piccolo dell'angolo ideale, introduce una forte deformazione angolare nella molecola, costringendo gli orbitali sp3 a sovrapporsi ad angolo per dare legami carbonio-carbonio "piegati" più deboli.
Il ciclopropano, a causa della sua natura planare, subisce anche una notevole deformazione torsionale dalle sei coppie di legami C-H completamente eclissati.
In sostanza, il ciclopropano è una molecola altamente sollecitata con un'energia di deformazione fino a 116 kJ/mol. Per questo motivo, i ciclopropani sono altamente reattivi.
A differenza del ciclopropano, il ciclobutano non è planare e assume una conformazione ripiegata. Il ciclobutano piegato è più stabile della sua ipotetica forma planare.
Sebbene la piegatura dell'anello aumenti leggermente la deformazione angolare, abbassando l'angolo di legame da 90° a 88°, riduce sostanzialmente la deformazione torsionale associata a otto legami C-H a eclisse, con conseguente energia di deformazione netta di 110 kJ/mol.
Come il ciclobutano, anche il ciclopentano non è planare e assume una conformazione a inviluppo, con uno o due atomi che si piegano fuori dal piano.
Sebbene un ipotetico ciclopentano planare avrebbe un angolo di legame di 108°, molto vicino al valore ideale, la conformazione dell'inviluppo allevia notevolmente la deformazione torsionale da dieci legami a eclisse con solo un leggero aumento della deformazione angolare.
Pertanto, la deformazione complessiva dell'anello nel ciclopentano è di soli 27 kJ/mol.
Adolf von Baeyer ha tentato di spiegare le instabilità degli anelli cicloalcani piccoli e grandi utilizzando il concetto di deformazione angolare, la…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.