SYKLOALKIINIT: OMINAISUUDET, SOVELLUKSET, ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Sykloalkyynit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät yhden tai useampia kolmoissidoksia ja syklinen yksikkö. Niiden kondensoidaan molekyylikaavat noudattavat kaavaa C _n H _2n-4. Näin ollen, jos n on yhtä suuri kuin 3, niin kaava mainitun cycloalkine on C ₃ H ₂.

Seuraavassa kuvassa on esitetty sarja geometrisia kuvioita, mutta ne koostuvat tosiasiallisesti esimerkkeistä sykloalkineista. Jokaista niistä voidaan pitää hapettuneempana versiona vastaavista sykloalkaanista (ilman kaksois- tai kolmoissidoksia). Kun heistä puuttuu heteroatomia (O, N, S, F jne.), Ne ovat vain "yksinkertaisia" hiilivetyjä.

Oma lähde.

Kemia sykloalkiinien ympärillä on hyvin monimutkaista, ja niiden reaktioiden takana olevat mekanismit ovat vieläkin monimutkaisempia. Ne edustavat lähtökohtaa monien orgaanisten yhdisteiden synteesille, joita puolestaan ​​voidaan mahdollisesti käyttää.

Yleisesti ottaen ne ovat erittäin reaktiivisia, elleivät ne "vääristy" tai muodostu kompleksiksi siirtymämetallien kanssa. Niiden kolmoissidokset voidaan myös konjugoida kaksoissidoksilla, muodostaen syklisiä yksiköitä molekyyleihin.

Jos näin ei ole, yksinkertaisimmissa rakenteissaan ne kykenevät lisäämään pieniä molekyylejä kolmoissidoksiinsa.

Sykloalkiinien ominaisuudet

Apolaarisuus ja kolmoissidos

Sykloalkiineille on tunnusomaista, että ne ovat apolaarisia molekyylejä ja siksi hydrofobisia. Tämä voi muuttua, jos niiden rakenteissa on jokin heteroatomi tai funktionaalinen ryhmä, joka antaa heille huomattavan dipolimomentin; kuten tapahtuu kolmoissidoksissa heterosykleissä.

Mutta mikä on kolmoissidos? Ne ovat vain kolme samanaikaista vuorovaikutusta kahden sp-hybridisoituneen hiiliatomin välillä. Yksi sidos on yksinkertainen (σ) ja kaksi muuta π, kohtisuorassa toisiinsa nähden. Molemmilla hiiliatomeilla on vapaa sp-orbitaali sitoutumiseen muiden atomien kanssa (RC≡CR).

Näillä hybridiraidoilla on 50% s-merkki ja 50% p-merkki. Koska s-kiertoradat tunkeutuvat paremmin kuin p-orbitaalit, tämä seikka tekee kolmoissidoksen kahdesta hiilestä happamempia (elektroniakseptorit) kuin alkaanien tai alkeenien hiilet.

Tästä syystä kolmoissidos (≡) edustaa tiettyä kohtaa elektronien luovuttajalajeille lisätäkseen sitä muodostaen yksinkertaisia ​​sidoksia.

Tämä johtaa yhden π-sidoksen katkeamiseen, jolloin muodostuu kaksoissidos (C = C). Lisäyksen jatkuu, kunnes R ₄ C-CR ₄ saadaan, että on täysin tyydyttynyt hiiltä.

Edellä selitetään myös tällä tavalla: kolmoissidos on kaksinkertainen tyydyttymättömyys.

Molekyylien väliset voimat

Sykloalkiinimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa sirontavoimien tai Lontoon voimien ja π-π-vuorovaikutusten kautta. Nämä vuorovaikutukset ovat heikkoja, mutta kun syklien koko kasvaa (kuten kolme viimeistä kuvan oikealla puolella), ne onnistuvat muodostamaan kiinteitä aineita huoneenlämpötilassa ja paineessa.

Kulmajännitys

Kolmoissidoksen sidokset sijaitsevat samalla tasolla ja viivalla. Siksi -C≡C- on lineaarinen geometria, sp-kiertoratojen ollessa noin 180º etäisyydellä toisistaan.

Tällä on vakava vaikutus sykloalkiinien stereokemialliseen stabiilisuuteen. Sp-kiertoratojen "taivuttaminen" vie paljon energiaa, koska ne eivät ole joustavia.

Mitä pienempi sykloalkiini, sitä enemmän sp-orbitualien täytyy taipua sen fyysisen olemassaolon mahdollistamiseksi. Kuvaa analysoimalla voidaan havaita vasemmalta oikealle, että kolmiossa sidosten kulma kolmoissidoksen sivuihin on erittäin selvä; kun taas dekagonissa ne ovat yhtäkkiä.

Mitä suurempi sykloalkiini, sitä lähempänä sp-orbitaalien sidoskulma lähestyy ihanteellista 180º. Päinvastoin tapahtuu, kun ne ovat pienempiä, pakottaen heidät taipumaan ja luomalla niihin kulmajännityksen, epävakauttavan sykloalkinia.

Siten isommilla sykloalkiineilla on pienempi kulmajännitys, mikä mahdollistaa niiden synteesin ja varastoinnin. Tämän avulla kolmio on epävakain sykloalkiini ja jalkakivi kaikkein vakain.

Itse asiassa syklo-oktino (kahdeksankulmainen) on pienin ja vakain tunnettu koko; muut ovat vain väliaikaisia ​​välittäjiä kemiallisissa reaktioissa.

nimistö

Sykloalkiinien nimeämisessä on sovellettava samoja IUPAC-standardeja kuin sykloalkaanille ja sykloalkeenille. Ainoa ero on orgaanisen yhdisteen nimen lopussa olevassa loppuliitteessä -ico.

Pääketjussa on sellainen, jolla on kolmoissidos, ja se alkaa numeroida sitä lähimmästä päästä. Jos sinulla on esimerkiksi syklopropaania, niin kolmoissidoksen omistusta kutsutaan syklopropinoksi (kuvan kolmio). Jos sinulla on metyyliryhmä kiinnitettynä yläkärkeen, niin se on: 2-metyylisyklopropino.

RC≡CR: n hiileillä on jo neljä sidostaan, joten siitä puuttuu vetyjä (kuten kaikissa kuvan sykloalkiineissa). Tätä ei tapahdu vain, jos kolmoissidos on pääteasennossa, ts. Ketjun päässä (RC≡CH).

Sovellukset

Sykloalkiinit eivät ole kovin yleisiä yhdisteitä, joten myöskään niiden sovellukset eivät ole. Ne voivat toimia sideaineina (ryhmät, jotka koordinoivat) siirtymämetalleihin, jolloin syntyy metalliorgaanisten yhdisteiden äärettömyyttä, jota voidaan käyttää erittäin ankaraan ja erityiseen käyttöön.

Ne ovat yleensä liuottimia tyydyttyneimmissä ja stabiileimmissa muodoissa. Kun ne koostuvat heterosykleistä, niiden sisäisten C internalCC = CC≡C-syklisten yksiköiden lisäksi niillä on mielenkiintoisia ja lupaavia käyttöjä syöpälääkkeinä; tällainen on Dinemysiini A: n tapaus. Muita yhdisteitä, joilla on rakenteellisia analogioita, on syntetisoitu siitä.

esimerkit

Kuvassa on seitsemän yksinkertaista sykloalkiinia, joissa tuskin yhtä kolmoissidosta on. Vasemmalta oikealle, niiden vastaavilla nimillä on: syklopropino, kolmio; syklobutino, neliö; syklopentiini, viisikulmainen; sykloheksiini, kuusikulmio; sykloheptiini, heptagoni; syklo-oktino, kahdeksankulmainen; ja syklodeciino, kymmenkunta.

Näihin rakenteisiin perustuen ja tyydyttyneiden hiilien vetyatomien korvaamisella voidaan saada muita niistä johdettuja yhdisteitä. Ne voidaan myös altistaa hapetusolosuhteille kaksoissidosten muodostamiseksi jaksojen muille puolille.

Nämä geometriset yksiköt voivat olla osa suurempaa rakennetta, mikä lisää mahdollisuuksia toimittaa koko joukko. Ei ole monia esimerkkejä sykloalkyneistä, ainakaan ei syventämättä orgaanisen synteesin ja farmakologian syviä alueita.

Viitteet

1. Francis A. Carey. Orgaaninen kemia. (Kuudes painos, sivut 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Sykloalkyynit. Kuvannut: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. toukokuuta 2013). Orgaanisten yhdisteiden nimeäminen. Otettu: 2.kemia.msu.edu
4. Epäorgaaninen kemia. Cycloalkines. Ostettu: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Heterosyklien biosynteesi eristämisestä geeniklasteriksi. Wiley, sivu 181.
6. Mielenkiintoinen orgaaninen kemia ja luonnontuotteet. (2015, 17. huhtikuuta). Sykloalkyynit. Otettu: quintus.mickel.ch