Ciclohexano

El anillo de ciclohexano es muy especial porque no tiene tensión. Probablemente esta es la causa de que sea una unidad muy abundante en sustancias naturales.

Ciclohexano plano hipotético: ángulos de 120° y todos los hidrógenos eclipsados

Si el ciclohexano fuera plano, el anillo tendría un ángulo interno de 120º, muy inadecuado para una hibridación sp³. Además, todos los hidrógenos estarían eclipsados.

Modelo compacto del ciclohexano plano, que evoluciona a una forma no plana — Por ello, inmediatamente evoluciona a una forma no plana.

Conformación silla del ciclohexano con sus ángulos (111,4° y 107,5°) y la distancia C–C (1,536 Å)

En realidad el ciclohexano no es plano sino que adopta una conformación denominada silla, donde los ángulos internos son próximos a los ideales de la hibridación sp³. En esta conformación todos los hidrógenos están alternados.

Silla del ciclohexano con las posiciones axiales (A) y ecuatoriales (E)

Se distinguen así dos posiciones: las ecuatoriales (E) y las axiales (A).

Silla invertida del ciclohexano: las posiciones axiales (A) y ecuatoriales (E) se intercambian

Como el ciclohexano está constituido por enlaces sencillos, la rotación de los mismos es posible y da lugar a un equilibrio conformacional en el que la silla se invierte. Con la inversión de la silla, las posiciones ecuatoriales pasan a ser axiales y viceversa.

Modelo compacto animado de la inversión de la silla del ciclohexano

Modelo de varillas animado de la inversión de la silla del ciclohexano

Perfil de energía de la inversión de la silla del ciclohexano: estados de transición (10,8 kcal/mol), bote torcido (5,0) y bote

El mecanismo de torsión de los enlaces implica el paso por conformaciones tipo "bote" y "bote torcido" con una barrera de inversión de casi 11 kcal/mol, unas 4 veces más que en el etano. A pesar de ello la barrera se sobrepasa varios miles de veces por segundo a temperatura ambiente.

Modelo compacto de una silla del ciclohexano con los hidrógenos axiales en color

Modelo compacto de la silla invertida: los hidrógenos coloreados pasan a ecuatoriales

Las dos formas silla en equilibrio de un anillo de ciclohexano se pueden representar en proyección de Newman.

Proyección de Newman de una silla del ciclohexano, vista a lo largo de dos enlaces C–C

Proyección de Newman de la silla invertida del ciclohexano

Es como dibujar dos moléculas de butano "siamesas", con los grupos metilo convertidos en grupos CH₂ en común. Mira cómo se dibuja el metilciclohexano con el grupo metilo en axial.

Animación del metilciclohexano en proyección de Newman con el metilo en axial