¿Por qué los alcanos ramificados son más estables que los alcanos lineales?

La estabilidad de los alcanos ramificados con respecto a los alcanos lineales puede explicarse por las siguientes razones:

  1. Los alcanos ramificados tienen calores de combustión más bajos que sus equivalentes no ramificados, por lo tanto, menos energía potencial. Menos energía potencial, más estable, porque entonces la energía de activación para las reacciones sería mayor (efecto cinético).
  2. El concepto de protobranching-Protobranching se define como las interacciones de 1,3-alquil-alquil estabilizantes netas que existen en la mayoría de los cicloalcanos normales, ramificados y (excluyendo metano y etano).

Los alcanos ramificados como el isobutano y el neopentano son más estables que sus isómeros de cadena lineal, n-butano y n-pentano (por 2 y 5 kcal mol (-1), respectivamente). La correlación electrónica es en gran parte responsable. Los alcanos ramificados tienen un mayor número de interacciones netas atractivas del grupo 1,3-alquil-alquilo, existen tres disposiciones estabilizadoras de 1,3 “protoramificación” en isobutano, pero solo dos en n-butano. Neopentane tiene seis protobranches pero n-pentane solo tres. El propano tiene un protobranquio y se estabiliza apreciablemente, en 2,8 kcal mol (-1), en relación con el metano y el etano. [1]

Este diagrama representa el mecanismo de protoramificación en una reacción de pentano con metano. Fuente de la imagen: blog de química de MNS. [2]

Aunque el mecanismo de protobranching da una explicación para nuestra observación, el tema aún es discutible, y esta pregunta ciertamente pertenece a la categoría de problemas no resueltos en química.

Notas al pie

[1] El concepto de protobranching y sus múltiples implicaciones de cambio de paradigma para las evaluaciones de energía.

[2] Gronert vs protobranching

La respuesta más simple es el impedimento estérico.

Básicamente es más difícil para los reactivos llegar a la cadena principal del alcano ramificado y reaccionar con él.