Efectos estéricos

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Los efectos estéricos surgen de la disposición espacial de los átomos. Cuando los átomos se acercan, hay un aumento en la energía de la molécula. Los efectos estéricos son interacciones no enlazantes que influyen en la forma (conformación) y reactividad de iones y moléculas. Los efectos estéricos complementan los efectos electrónicos, que dictan la forma y la reactividad de las moléculas. Las fuerzas repulsivas estéricas entre nubes de electrones superpuestas dan como resultado agrupaciones estructuradas de moléculas estabilizadas por la forma en que los opuestos se atraen y las cargas similares se repelen.

Obstáculo estérico

El impedimento estérico es una consecuencia de los efectos estéricos. El impedimento estérico es la desaceleración de las reacciones químicas debido al volumen estérico. Generalmente se manifiesta en reacciones intermoleculares, mientras que la discusión de los efectos estéricos a menudo se enfoca en las interacciones intramoleculares. El impedimento estérico a menudo se aprovecha para controlar la selectividad, como ralentizar las reacciones secundarias no deseadas.

El impedimento estérico entre grupos adyacentes también puede afectar los ángulos de enlace torsional. El impedimento estérico es responsable de la forma observada de los rotaxanos y de las bajas tasas de racemización de los derivados de bifenilo y binaftilo 2,2'-disustituidos.

Medidas de propiedades estéricas

Debido a que los efectos estéricos tienen un profundo impacto en las propiedades, las propiedades estéricas de los sustituyentes se han evaluado mediante numerosos métodos.

Tasa de datos

Las velocidades relativas de las reacciones químicas proporcionan información útil sobre los efectos de la mayor parte estérica de los sustituyentes. En condiciones estándar, el bromuro de metilo se solvoliza 10 veces más rápido que el bromuro de neopentilo. La diferencia refleja la inhibición del ataque sobre el compuesto con el grupo (CH3 ₎ 3C _{estéricamente} voluminoso.

Valores A

Los valores A proporcionan otra medida de la mayor parte de los sustituyentes. Los valores A se obtienen a partir de medidas de equilibrio de ciclohexanos monosustituidos. La medida en que un sustituyente favorece la posición ecuatorial da una medida de su volumen.

El valor A para un grupo metilo es 1,74 derivado del equilibrio químico anterior. Al grupo metilo le cuesta 1,74 kcal/mol adoptar la posición axial en comparación con la posición ecuatorial.

sustituyente	Un valor
H	0
Canal ₃	1.74
CH ₂ CH ₃	1.75
CH(CH ₃) ₂	2.15
C(CH ₃) ₃	>4

Temperaturas de techo

La temperatura de techo ( $T_{c}$ ) es una medida de las propiedades estéricas de los monómeros que componen un polímero. $T_{c}$ es la temperatura donde la velocidad de polimerización y despolimerización son iguales. Los monómeros estéricamente impedidos dan polímeros con bajo $T_{c}$ s, que normalmente no son útiles.

monómero	Temperatura del techo (°C)	Estructura
etileno	610	CH ₂ =CH ₂
isobutileno	175	CH2 = _CMe2_{_}
1,3-butadieno	585	CH2 ₌ CHCH= _CH2
isopreno	466	CH2 ₌ C(Me)CH= _CH2
estireno	395	PhCH=CH ₂
α-metilestireno	66	PhC(Me)= _CH2

ángulos de cono

ligando	Ángulo (°)
PH ₃	87
P(OCH ₃) ₃	107
P(CH ₃) ₃	118
P(CH ₂ CH ₃) ₃	132
P(C ₆ H ₅) ₃	145
P(ciclo-C ₆ H ₁₁) ₃	179
P(t -Bu) ₃	182
P(2,4,6-Me ₃ C ₆ H ₂) ₃	212

Los ángulos del cono del ligando son medidas del tamaño de los ligandos en la química de coordinación. Se define como el ángulo sólido formado con el metal en el vértice y los átomos de hidrógeno en el perímetro del cono (ver figura).

Importancia y aplicaciones

Los efectos estéricos son fundamentales para la química, la bioquímica y la farmacología. En química orgánica, los efectos estéricos son casi universales y afectan las velocidades y las energías de activación de la mayoría de las reacciones químicas en diversos grados.

En bioquímica, los efectos estéricos a menudo se explotan en moléculas naturales como las enzimas, donde el sitio catalítico puede estar enterrado dentro de una gran estructura proteica. En farmacología, los efectos estéricos determinan cómo y a qué velocidad un fármaco interactuará con sus biomoléculas diana.

Compuestos estéricamente impedidos prominentes
Tris(2,4-di-terc-butilfenil)fosfito, un estabilizador ampliamente utilizado en polímeros.
Triciclohexilfosfina, un ligando de fosfina voluminoso utilizado en catálisis homogénea y, con B(C ₆ F ₅) ₃, comprende el clásico par frustrado de Lewis.
El 2,6-di-terc-butilfenol se usa industrialmente como estabilizador UV y antioxidante para productos a base de hidrocarburos que van desde productos petroquímicos hasta plásticos.
Los estabilizadores de luz de amina impedida se usan ampliamente en polímeros.
El isopropóxido de titanio es un monómero, el etóxido de titanio correspondiente es un tetrámero.
Un ácido selenénico aislable debido a la protección estérica.