Fórmula Geral: Fórmula Geral: CCnnHH2n2n; ;

As ligações são covalentes apolares;As ligações são covalentes apolares; São compostos com ligações simples C-C, mas apresentam uma estrutura cíclica.São compostos com ligações simples C-C, mas apresentam uma estrutura cíclica.

Fórmula Bruta Geral

Exemplos

Ciclanos CnH2n

CH2

H2C CH2 ou

Ciclopropano

CH2

H2C CH2

H2C CH2

CH2 ou

Ciclohexano

Fórmula Bruta Geral

Exemplos

Ciclanos CnH2n

CH2

H2C CH2 ou

Ciclopropano

CH2

H2C CH2

H2C CH2

CH2 ou

Ciclohexano

A cadeia cíclica ou fechada é a principal;A cadeia cíclica ou fechada é a principal; Com apenas um radical lateral preso na cadeia cíclica (principal), não é necessário Com apenas um radical lateral preso na cadeia cíclica (principal), não é necessário

numerar a sua posição.numerar a sua posição. Com mais de um radical lateral preso na cadeia cíclica (principal), numera-se a cadeia Com mais de um radical lateral preso na cadeia cíclica (principal), numera-se a cadeia

fechada a partir do radical mais simples e de acordo com a Regra dos Menores Números;fechada a partir do radical mais simples e de acordo com a Regra dos Menores Números; Em caso de empate na aplicação da Regra dos Menores Números, dá-se prioridade ao Em caso de empate na aplicação da Regra dos Menores Números, dá-se prioridade ao

radical mais simples.radical mais simples. O nome é assim dado de acordo com a seguinte sequência:O nome é assim dado de acordo com a seguinte sequência:

Posição dos radicais + Ciclo + Prefixo (n.º de carbonos) + sufixo “ano”Posição dos radicais + Ciclo + Prefixo (n.º de carbonos) + sufixo “ano”

CH

H2C CH2

H2C CH2

CH2

CH3

Metilciclohexano

CH

H2C CH2

H2C CH2

CH2

CH3

Metilciclohexano

CH3

CH2CH3

12

34

5

6

1-Metil-3-etilciclohexano

CH3

CH2CH3

12

34

5

6

1-Metil-3-etilciclohexano

Estas estruturas apresentam isomeria do tipo:Estas estruturas apresentam isomeria do tipo: Plana: de esqueleto de núcleo, de posição ou função, de série;Plana: de esqueleto de núcleo, de posição ou função, de série; Espacial: Conformacional - twist, envelope, torcida, cadeira e barco; e Geométrica - Espacial: Conformacional - twist, envelope, torcida, cadeira e barco; e Geométrica - CisCis e e TransTrans..

Apresentam ainda Isomeria Óptica.Apresentam ainda Isomeria Óptica.

CH3 CH3

CH3

Metilciclohexano 1,2-Dimetilciclopentano

CH3 CH3

CH3

Metilciclohexano 1,2-Dimetilciclopentano

Forma em twist Forma emenvelope

Forma torcida

Forma em cadeira Forma em barco

Forma em twist Forma emenvelope

Forma torcida

Forma em cadeira Forma em barco

Geométrica: Cis e Trans.Geométrica: Cis e Trans.

A maior estabilidade do carbono na cadeia cíclica ocorre, quando as orbitais A maior estabilidade do carbono na cadeia cíclica ocorre, quando as orbitais formam formam um ângulo de um ângulo de 109º28’109º28’..

No ciclopropano, o ângulo formado entre duas orbitais No ciclopropano, o ângulo formado entre duas orbitais é de 60º. é de 60º. No ciclobutano, o ângulo formado entre duas orbitais No ciclobutano, o ângulo formado entre duas orbitais é de 90º. é de 90º. No ciclopentano, o ângulo formado entre duas orbitais No ciclopentano, o ângulo formado entre duas orbitais é de 108º. é de 108º. No entanto, o ciclohexano e os seus homólogos (acrescidos de CHNo entanto, o ciclohexano e os seus homólogos (acrescidos de CH22) são bastantes ) são bastantes

estáveis, apesar do ângulo entre duas orbitais estáveis, apesar do ângulo entre duas orbitais formado ser de 120º. formado ser de 120º.

60º 90º 108º120º

Ciclopropano Ciclobutano Ciclopentano Ciclohexano

60º 90º 108º120º

Ciclopropano Ciclobutano Ciclopentano Ciclohexano

E o CICLOHEXANO?E o CICLOHEXANO?

Este teria um ângulo coplanar de 120º, o que causaria uma tensão em sentido oposto Este teria um ângulo coplanar de 120º, o que causaria uma tensão em sentido oposto em relação aos ciclos com menos de 6 carbonos. Ou seja, de acordo com a fórmula de em relação aos ciclos com menos de 6 carbonos. Ou seja, de acordo com a fórmula de cálculo das tensões, para o ciclohexano, este apresentaria uma tensão de -5º25’, que cálculo das tensões, para o ciclohexano, este apresentaria uma tensão de -5º25’, que seria uma tensão de distensão. Por isso, o ciclohexano seria muito instável.seria uma tensão de distensão. Por isso, o ciclohexano seria muito instável.

Porém, é mais estável que o ciclopentano e praticamente só sofre reacções de Porém, é mais estável que o ciclopentano e praticamente só sofre reacções de substituição.substituição.

Os átomos de carbono nas cadeias cíclicas com mais de cinco carbonos não são Os átomos de carbono nas cadeias cíclicas com mais de cinco carbonos não são coplanares e mantêm um ângulo tetraédrico de 109º28’, sem tensão.coplanares e mantêm um ângulo tetraédrico de 109º28’, sem tensão.

No caso do ciclohexano, os carbonos mantendo um ângulo de 109º28’ podem assumir No caso do ciclohexano, os carbonos mantendo um ângulo de 109º28’ podem assumir duas conformações espaciais: barco e cadeira.duas conformações espaciais: barco e cadeira.

No entanto, o confórmero em cadeira é mais estável. Não pela tensão angular, já que No entanto, o confórmero em cadeira é mais estável. Não pela tensão angular, já que ambas possuem o mesmo ângulo de ligação, mas pelo facto da conformação em barco, ambas possuem o mesmo ângulo de ligação, mas pelo facto da conformação em barco, apresentar interacções não-dirigidas entre os átomos de hidrogénio.apresentar interacções não-dirigidas entre os átomos de hidrogénio.

Em forma de cadeira: mais estável (os Em forma de cadeira: mais estável (os átomos de carbono dos extremos estão átomos de carbono dos extremos estão o mais afastados possível).o mais afastados possível).

Em forma de barco: menos estável Em forma de barco: menos estável (os átomos de carbono dos extremos (os átomos de carbono dos extremos estão muito próximos).estão muito próximos).

Nas duas conformações, o ângulo formado é de 109º28’, devido à interpenetração Nas duas conformações, o ângulo formado é de 109º28’, devido à interpenetração parcial das orbitais dos carbonos em spparcial das orbitais dos carbonos em sp33, não ocorrendo assim uma completa ligação do , não ocorrendo assim uma completa ligação do tipo tipo ..

De acordo com Adolf Von Bayer, em alguns cicloalcanos, um dos ângulos de ligação De acordo com Adolf Von Bayer, em alguns cicloalcanos, um dos ângulos de ligação em cada átomo de carbono, não possui o valor normal do ângulo formado pelo tetraedro em cada átomo de carbono, não possui o valor normal do ângulo formado pelo tetraedro regular, pois essas ligações são forçadas a comprimir-se.regular, pois essas ligações são forçadas a comprimir-se.

Devido ao factor do valor do ângulo de ligação entre os carbonos no ciclo diferir do Devido ao factor do valor do ângulo de ligação entre os carbonos no ciclo diferir do valor normal do tetraedro, existe nessas moléculas, uma certa tensão, que resulta na sua valor normal do tetraedro, existe nessas moléculas, uma certa tensão, que resulta na sua instabilidade, em comparação com moléculas cujos ângulos de ligação são de 109º28’.instabilidade, em comparação com moléculas cujos ângulos de ligação são de 109º28’.

A tensão de um ciclo pode ser calculada pela fórmula:A tensão de um ciclo pode ser calculada pela fórmula:Tensão de Bayer = (109º28’ - Tensão de Bayer = (109º28’ - ))

em que a corresponde ao ângulo entre dois carbonos do ciclo, supondo a cadeia em que a corresponde ao ângulo entre dois carbonos do ciclo, supondo a cadeia coplanar.coplanar.

Assim, pela equação, o ciclopropano tem uma tensão de 49º28’; o ciclobutano de 19º28’ Assim, pela equação, o ciclopropano tem uma tensão de 49º28’; o ciclobutano de 19º28’ e o ciclopentano tem-na praticamente desprezível.e o ciclopentano tem-na praticamente desprezível.

O ciclopentano, por ter uma tensão desprezível, já possui uma grande estabilidade, O ciclopentano, por ter uma tensão desprezível, já possui uma grande estabilidade, preferindo preferindo reacções de substituiçãoreacções de substituição, como nos alcanos , enquanto o ciclopropano, com , como nos alcanos , enquanto o ciclopropano, com tensões elevadas, sofre facilmente ruptura na cadeia, dando tensões elevadas, sofre facilmente ruptura na cadeia, dando reacções de adição reacções de adição (predominante) seguida de substituição(predominante) seguida de substituição, e o ciclobutano, sofre , e o ciclobutano, sofre reacções de substituição e reacções de substituição e adiçãoadição..

As suas propriedades físicas assemelham-se às dos hidrocarbonetos correspondentes As suas propriedades físicas assemelham-se às dos hidrocarbonetos correspondentes de cadeia aberta, embora os pontos de fusão e ebulição e as densidades destes de cadeia aberta, embora os pontos de fusão e ebulição e as densidades destes compostos sejam ligeiramente mais altos.compostos sejam ligeiramente mais altos.

Por serem compostos apolares, dissolvem-se apenas em solventes apolares ou Por serem compostos apolares, dissolvem-se apenas em solventes apolares ou fracamente polares.fracamente polares.

Em certas regiões (em especial na Califórnia), o petróleo é rico em cicloalcanos, entre Em certas regiões (em especial na Califórnia), o petróleo é rico em cicloalcanos, entre eles, o ciclohexano, o metilciclohexano, o ciclopentano e o 1,2-dimetilciclopentano.eles, o ciclohexano, o metilciclohexano, o ciclopentano e o 1,2-dimetilciclopentano.

Estes compostos são excelentes combustíveis.Estes compostos são excelentes combustíveis. Vários são os métodos que conduzem à obtenção de cicloalcanos:Vários são os métodos que conduzem à obtenção de cicloalcanos:

ELIMINAÇÃO POR NUCLEÓFILO EM HALETOS CÍCLICOSELIMINAÇÃO POR NUCLEÓFILO EM HALETOS CÍCLICOS

Cl

H

+ OH-

H2O

Captura de um ião H+ pela base OH- e saída de um ião cloreto, formando uma insaturação.

Ciclohexeno

Cl

H

+ OH-

H2O

Captura de um ião H+ pela base OH- e saída de um ião cloreto, formando uma insaturação.

Ciclohexeno

DEHALOGENAÇÃO DE DIHALETOS NÃO-VICINAIS COM ZINCODEHALOGENAÇÃO DE DIHALETOS NÃO-VICINAIS COM ZINCO

H2C

CH2 CH2

CH2

Br Br

+ ZnH2C

H2C CH2

CH2

+ ZnBr2

Ciclobutano

H2C

CH2 CH2

CH2

Br Br

+ ZnH2C

H2C CH2

CH2

+ ZnBr2

Ciclobutano

ELIMINAÇÃO COM SÓDIO METÁLICO EM HALETOS CÍCLICOSELIMINAÇÃO COM SÓDIO METÁLICO EM HALETOS CÍCLICOS

Cl +Na

Na

- Na+ + NaCl

- Na++ Cl + NaCl

O sódio cede electrões para o cloro, quebrando homoliticamente a ligação C-Cl

Ruptura heterolítica da ligação C-Cl e ataque do cloro ao ião sódio

Cl +Na

Na

- Na+ + NaCl

- Na++ Cl + NaCl

O sódio cede electrões para o cloro, quebrando homoliticamente a ligação C-Cl

Ruptura heterolítica da ligação C-Cl e ataque do cloro ao ião sódio

DEHIDROXILAÇÃO DE ÁLCOOIS CÍCLICOSDEHIDROXILAÇÃO DE ÁLCOOIS CÍCLICOS

OH

HH+

O

H H

H2O

H

H+

Ciclohexeno

Ataque ao electrófilo

Saída de uma molécula de águae formação de um carbocatião

Desprotonação e formaçãode uma insaturação

OH

HH+

O

H H

H2O

H

H+

Ciclohexeno

Ataque ao electrófilo

Saída de uma molécula de águae formação de um carbocatião

Desprotonação e formaçãode uma insaturação

ADIÇÃO: Radicais livres e Adição ElectrofílicaADIÇÃO: Radicais livres e Adição Electrofílica

+ H2

CH3CH2CH3

+ Br2

CCl4CH2BrCH2CH2Br

+ H2

CH3CH2CH3

+ Br2

CCl4CH2BrCH2CH2Br

ADIÇÃO (reacção de cima) e SUBSTITUIÇÃO (reacção de baixo) (em simultâneo)ADIÇÃO (reacção de cima) e SUBSTITUIÇÃO (reacção de baixo) (em simultâneo)

CH3

+ Br2

CH3CHBrCH2CH2CH2Br

CH3

+ Br2

Metilciclobutano

1,4-Dibromopentano

CH3

Br

+ HBr

Metilciclobutano 1-Bromo-3-metilciclobutano Ácido bromídrico

CH3

+ Br2

CH3CHBrCH2CH2CH2Br

CH3

+ Br2

Metilciclobutano

1,4-Dibromopentano

CH3

Br

+ HBr

Metilciclobutano 1-Bromo-3-metilciclobutano Ácido bromídrico

SUBSTITUIÇÃOSUBSTITUIÇÃO

CH3

+ Br2

CH3

Br

Metilhexano

+ HBr2

1-Bromo-2-metilhexanoÁcido bromídrico

CH3

+ Br2

CH3

Br

Metilhexano

+ HBr2

1-Bromo-2-metilhexanoÁcido bromídrico

Radicais livresRadicais livres

INICIAÇÃOINICIAÇÃO

CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2

Radicais livresRadicais livres

PROPAGAÇÃOPROPAGAÇÃO

+ +

+

CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2

+CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 +

CH2 CH2 CH2

+ +

+

CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2

+CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 +

CH2 CH2 CH2

Radicais livresRadicais livres

EXTINÇÃOEXTINÇÃO

+CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3+CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

1-São usados como solventesEx: ciclohexano2-Fazem parte da estrutura de venenos de plantasEx: ptaqilósido3-Fazem parte da estrutura de pesticidasEx: piretrinas