Ingombro sterico: stabilità e reattività delle molecole

L’ingombro sterico è dovuto alla repulsione elettrostatica tra le nuvole elettroniche e tra i nuclei degli atomi.
Quando due atomi si avvicinano di più rispetto alla somma dei loro raggi di van der Waals essi tendono a respingersi.

Stabilità

Un primo effetto dell’ingombro sterico si ripercuote sulla stabilità delle molecole.

Ad esempio il trans-2-butene è più stabile rispetto al cis-2-butene in quanto in quest’ultimo isomero il gruppo metilico, più ingombrante dell’idrogeno, si trovano dalla stessa parte del doppio legame e quindi più ravvicinati

Reattività

Il secondo effetto dell’ingombro sterico incide sulla reattività delle molecole. Infatti le aldeidi sono più reattive dei chetoni all’attacco di un nucleofilo al gruppo carbonilico, oltre che per la polarità del legame, per la presenza di un idrogeno legato al gruppo >C=O che è più piccolo di qualunque gruppo alchilico.

L’ingombro sterico costituisce inoltre un impedimento alle reazioni di sostituzione nucleofila che avvengono con meccanismo SN₂. Ad esempio una reazione di sostituzione nucleofila ad un alogenuro alchilico stericamente impedito come un alogenuro alchilico terziario non avviene.

Pertanto la velocità della reazione aumenta con l’aumentare del numero e delle dimensioni dei gruppi alchilici presenti nella molecola.

Prodotti di reazione

L’ingombro sterico influenza il prodotto delle reazioni di sostituzione elettrofila ad un benzene sostituito con un gruppo attivante che, come tale, orienta la sostituzione in orto e in para.

Essendo 2 le posizioni orto e 1 la posizione para il rapporto tra i prodotti orto/para dovrebbe essere di 2:1. Se il sostituente presente nel benzene è un gruppo dotato di ingombro sterico come il gruppo t-butile allora il prodotto di reazione prevalente è l’isomero para in quanto quello in orto è meno stabile presentando un notevole ingombro sterico dovuto a due gruppi presenti su atomi di carbonio adiacenti.

La stabilità conformazionale degli alcani come, ad esempio, l’1-butano, è notevolmente influenzata dall’ingombro sterico. Infatti la conformazione eclissata in cui i due gruppi –CH₃ si trovano l’uno dinanzi all’altro è quella meno stabile.