CYKLOALKÁNY: CHARAKTERISTIKA, POUŽITIE, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto cykloalkín sú organické zlúčeniny, ktoré obsahujú jednu alebo viac trojitých väzieb a cyklickú jednotku. Ich kondenzované molekulovej vzorca počúvať vzorca: C _n H _2n-4 . Teda, v prípade, že n = 3, potom je vzorec uvedených cycloalkine bude C ₃ H ₂ .

Na obrázku nižšie je znázornená séria geometrických útvarov, ale v skutočnosti pozostávajú z príkladov cykloalkénov. Každá z nich sa môže považovať za oxidovanejšiu verziu príslušných cykloalkánov (bez dvojitých alebo trojných väzieb). Ak im chýba heteroatóm (O, N, S, F atď.), Jedná sa iba o „jednoduché“ uhľovodíky.

Vlastný zdroj.

Chémia okolo cykloalkénov je veľmi zložitá a mechanizmy ich reakcií sú ešte zložitejšie. Predstavujú východiskový bod pre syntézu mnohých organických zlúčenín, ktoré sú zase predmetom možných aplikácií.

Všeobecne povedané, sú veľmi reaktívne, pokiaľ nie sú „zdeformované“ alebo komplexované s prechodnými kovmi. Ich trojité väzby môžu byť tiež konjugované s dvojitými väzbami, čím sa vytvárajú cyklické jednotky v molekulách.

Ak to tak nie je, sú vo svojich najjednoduchších štruktúrach schopné pridať k svojim trojitým väzbám malé molekuly.

Vlastnosti cykloalkénov

Apolarita a trojitá väzba

Cykloalkány sa vyznačujú tým, že sú nepolárnymi molekulami, a preto sú hydrofóbne. To sa môže zmeniť, ak majú vo svojich štruktúrach nejaký heteroatóm alebo funkčnú skupinu, ktorá im poskytuje značný dipólový moment; ako sa vyskytuje v trojito viazaných heterocykloch.

Čo je to trojitá väzba? Nejde o viac ako tri súčasné interakcie medzi dvoma sp hybridizovanými atómami uhlíka. Jedna väzba je jednoduchá (σ) a druhá dve π, navzájom kolmé. Oba atómy uhlíka majú voľnú väzbu s ostatnými atómami (RC≡CR).

Tieto hybridné orbitály majú 50% s a 50% p. Pretože obežné kolesá prenikajú viac ako p, táto skutočnosť spôsobuje, že dva atómy uhlíka trojitej väzby sú kyslejšie (akceptory elektrónov) ako uhlíky alkánov alebo alkénov.

Z tohto dôvodu predstavuje trojitá väzba (≡) špecifický bod, do ktorého sa môžu pridať donory elektrónov, čím sa vytvoria jednotlivé väzby.

To vedie k rozpadu jednej z n väzieb a stáva sa dvojitou väzbou (C = C). Pridávanie pokračuje až R ₄ , C-CR ₄ je dosiahnuté, že je plne nasýtené atómy uhlíka.

Vyššie uvedené sa dá tiež vysvetliť týmto spôsobom: trojitá väzba je dvojnásobná nenasýtenosť.

Medzimolekulové sily

Cykloalkénové molekuly interagujú prostredníctvom rozptylových síl alebo londýnskych síl a interakciami typu π-π. Tieto interakcie sú slabé, ale keď sa veľkosť cyklov zväčšuje (ako posledné tri na pravej strane obrázka), dokážu pri izbovej teplote a tlaku vytvárať pevné látky.

Uhlové napätie

Väzby v trojitej väzbe sú umiestnené v rovnakej rovine a priamke. Preto má -C = C- lineárnu geometriu, pričom obežné uhly sú od seba vzdialené asi 180 °.

To má vážne dôsledky na stereochemickú stabilitu cykloalkénov. „Ohýbanie“ špiónov vyžaduje veľa energie, pretože nie sú flexibilné.

Čím je cykloalkín menší, tým viac sa musia orbitály ohýbať, aby umožnili jeho fyzickú existenciu. Pri analýze obrázka je možné pozorovať zľava doprava, že v trojuholníku je uhol väzieb k stranám trojitej väzby veľmi výrazný; zatiaľ čo v dekagóne sú menej prudké.

Čím väčší je cykloalkín, tým bližší je uhol väzby orbitálov k ideálnym 180 °. Opak nastane, keď sú menšie, nútia ich sa ohýbať a vytvárať v nich uhlové napätie, destabilizujúce cykloalkín.

Väčšie cykloalkény majú teda menšie uhlové napätie, čo umožňuje ich syntézu a skladovanie. Vďaka tomu je trojuholník najstabilnejší cykloalkén a desaťuholník najstabilnejší zo všetkých.

Cyklooktín (oktagon) je vlastne najmenšia a najstabilnejšia známa veľkosť; ostatné existujú iba ako dočasné sprostredkovatelia chemických reakcií.

názvoslovie

Na pomenovanie cykloalkénov sa musia uplatňovať rovnaké normy IUPAC ako pre cykloalkány a cykloalkény. Jediný rozdiel je prípona –ico na konci názvu organickej zlúčeniny.

Hlavná reťaz je reťaz, ktorá má trojitú väzbu a začína sa číslovať od jej najbližšieho konca. Ak máte napríklad cyklopropán, potom sa trojitá väzba bude nazývať cyklopropino (trojuholník na obrázku). Ak máte metylovú skupinu pripojenú k vrcholovému vrcholu, bude to: 2-metylcyklopropino.

Uhlíky RC≡CR už majú svoje štyri väzby, takže postrádajú vodíky (ako je to v prípade všetkých cykloalkénov na obrázku). Toto sa nestane, iba ak je trojitá väzba v koncovej polohe, to znamená na konci reťazca (RC≡CH).

aplikácia

Cykloalkény nie sú príliš časté zlúčeniny, preto nie sú ani ich aplikáciami. Môžu slúžiť ako spojivá (skupiny, ktoré koordinujú) na prechodné kovy, čím vytvárajú nekonečno organokovových zlúčenín, ktoré sa dajú použiť na veľmi prísne a špecifické použitie.

Spravidla ide o rozpúšťadlá v ich naj saturovanejších a stabilnejších formách. Ak pozostávajú z heterocyklov, majú okrem vnútorných cyklických jednotiek C≡CC = CC≡C zaujímavé a sľubné použitia ako protirakovinové lieky; to je prípad dinemycínu A. Z toho boli syntetizované ďalšie zlúčeniny so štruktúrnymi analógmi.

Príklady

Obrázok ukazuje sedem jednoduchých cykloalkénov, v ktorých je sotva jedna trojitá väzba. Zľava doprava, s ich príslušnými názvami, sú: cyklopropino, trojuholník; cyklobutino, námestie; cyklopentín, pentagon; cyklohexín, hexagon; cykloheptín, heptagón; cyklooktín, osemuholník; a cyklodecino, dekagón.

Na základe týchto štruktúr a nahradením atómov vodíka nasýtených uhlíkov je možné získať ďalšie zlúčeniny, ktoré sú z nich odvodené. Môžu byť tiež podrobené oxidačným podmienkam, aby sa vytvorili dvojité väzby na iných stranách cyklov.

Tieto geometrické jednotky môžu byť súčasťou väčšej štruktúry, čo zvyšuje šance na funkcionalizáciu celého súboru. Nie je dostupných veľa príkladov cykloalkynov, prinajmenšom nie bez ponorenia sa do hlbokých oblastí organickej syntézy a farmakológie.

Referencie

1. Francis A. Carey. Organická chémia. (Šieste vydanie, strany 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cykloalkín. Prevzaté z: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. mája 2013). Pomenovanie organických zlúčenín. Prevzaté z: 2.chemistry.msu.edu
4. Anorganická chémia. Cycloalkines. Prevzaté z: fullquimica.com
5. Patrizia Diana a Girolamo Cirrincione. (2015). Biosyntéza heterocyklov z izolácie na génový klaster. Wiley, strana 181.
6. Zaujímavé organické chémie a prírodných produktov. (2015, 17. apríla). Cykloalkín. Prevzaté z: quintus.mickel.ch