¿Qué es más estable la corona o el yate?

¿Qué es más estable la corona o el yate? Y no, no es una pregunta sobre los sistemas monárquicos frente a los sistemas donde el poder reside en élites privilegiadas a lo C. Wright Mills. Es sobre las diferentes formas o conformaciones que puede adoptar una misma molécula cíclica y que se pueden diferenciar ya que la transición entre una y otra necesita una cierta energía. También tiene su intríngulis.

Cuando los ciclos de carbono se hacen más grandes la complejidad en sus conformaciones se empieza a hacer inusual, más interesante. Un ejemplo de esto es el anillo de ciclooctano que tiene seis conformaciones posibles, aunque a temperatura ambiente solo dos tienen entidad real en el tiempo, la que se denomina corona con su bella y real simetría y la que se denomina como bote-silla que aquí hemos llamado de yate.

En la figura se muestran las dos conformaciones más estables del ciclooctano de las muchas posibles. Pese a lo que pueda parecer la estructura silla-bote es más estable que la más simétrica en forma de corona. El alótropo de azufre s8 adopta esta última estructura. Parece ser que la presencia de los sustituyentes los cambia todo. Además la diferencia de energías es relativamente pequeña 0,52 Kcal/mol pero sesga mucho la proporción a un 96:4 a temperatura ambiente a favor de la silla-bote o yate.

En la figura se muestran las dos conformaciones más estables del ciclooctano de las muchas posibles. Pese a lo que pueda parecer la estructura silla-bote es más estable que la más simétrica en forma de corona. El alótropo de azufre s8 adopta esta última estructura. Parece ser que la presencia de los sustituyentes los cambia todo. Además la diferencia de energías es relativamente pequeña 0,52 Kcal/mol pero sesga mucho la proporción a un 96:4 a temperatura ambiente a favor de la silla-bote o yate.

Se podría deducir por sentido común que la forma de corona más majestuosa, y estéricamente simétrica y quizá con menor impedimento, es la más estable. En el alótropo del azufre S8, de echo lo es, pero las cosas no son tan simples cuando entran los sustituyentes, en este caso los hidrógenos, dos por cada carbono. Cuando la conformación de esta preciosa molécula se ha estudiado por métodos computacionales, parece ser que la disposición tipo yate o bote-silla es un poco más estable (0,5 Kcal/mol) y la corona, la reina simétrica algo menos.

Los datos experimentales por difracción de electrones confirmaron estos cálculos. Parece ser que a 59 grados centígrados en fase gaseosa la forma predominante y casi exclusiva es la forma de bote-silla y la contribución de la corona es mucho menor. Estos resultados coinciden en los cálculos en estado sólido y líquido. Básicamente a temperatura ambiente el 96% de las moléculas de ciclooctano se encuentran en forma de silla-bote y un 4% en forma de corona o silla-silla, alguna monarquía queda.

Es posible que los sustituyentes, los hidrógenos estén menos eclipsados entre ellos en la forma algo menos simétrica y más estable. La química tiene estas cosas que lo que puede parecer a simple vista más aristocrático y estable puede resultar menos estable y por tanto minoritario. Una pequeña diferencia sesga mucho la proporción.

Nota: Esta entrada participa en la LXI edición del Carnaval de Química, alojada en el blog quimidicesnews de @quimidicesnews

Esta entrada cierra el ciclo dedicado al octavo aniversario de este flagellum blog. ¡Feliz año 2017 a todos y mucha química con otras personas! No seáis inmiscibles.

REFERENCIAS

Conformational Analysis of Macrocycles

Conformation space of cyclooctane

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Un comentario en “¿Qué es más estable la corona o el yate?

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