- Cikloalkīnu raksturojums
- Apolaritāte un trīskāršā saite
- Starpmolekulārie spēki
- Leņķiskais stress
- Nomenklatūra
- Lietojumprogrammas
- Piemēri
- Atsauces
The cycloalkynes ir organiski savienojumi, kas satur vienu vai vairākus triple zīmēm un ciklisko vienību. Viņu saīsinātās molekulārās formulas ievēro formulu C n H 2n-4 . Tādējādi, ja n ir vienāds ar 3, tad formula minētā cycloalkine būs C 3 H 2 .
Zemāk redzamajā attēlā ir parādīta virkne ģeometrisku figūru, taču tās faktiski sastāv no cikloalkīnu piemēriem. Katru no tiem var uzskatīt par attiecīgo cikloalkānu oksidētāku versiju (bez divkāršām vai trīskāršām saitēm). Ja viņiem trūkst heteroatomu (O, N, S, F utt.), Tie ir tikai “vienkārši” ogļūdeņraži.
Pašu avots.
Ap cikloalkiniem ķīmija ir ļoti sarežģīta, un to reakciju mehānismi ir vēl sarežģītāki. Tie ir sākumpunkts daudzu organisko savienojumu sintēzei, kurus, savukārt, iespējams izmanto.
Vispārīgi runājot, tie ir ļoti reaģējoši, ja vien tie nav "izkropļoti" vai kompleksi ar pārejas metāliem. Arī to trīskāršās saites var konjugēt ar divkāršajām saitēm, veidojot molekulās cikliskas vienības.
Ja tas tā nav, tad visvienkāršākajās struktūrās viņi trīskāršajām saitēm spēj pievienot mazas molekulas.
Cikloalkīnu raksturojums
Apolaritāte un trīskāršā saite
Cikloalkīnus raksturo apolāras molekulas un tāpēc hidrofobi. Tas var mainīties, ja to struktūrā viņiem ir kāda heteroatoma vai funkcionālā grupa, kas viņiem piešķir ievērojamu dipola momentu; kā tas notiek trīskāršos saistītos heterociklos.
Bet kas ir trīskāršā saite? Tās ir ne vairāk kā trīs vienlaicīgas mijiedarbības starp diviem sp hibridizētiem oglekļa atomiem. Viena saite ir vienkārša (σ), bet pārējās divas π ir perpendikulāras viena otrai. Abiem oglekļa atomiem ir brīva sp orbitāla saite ar citiem atomiem (RC≡CR).
Šiem hibrīdajiem orbitāļiem ir 50% s raksturs un 50% p raksturs. Tā kā s orbitāles iekļūst vairāk nekā p, šis fakts padara trīskāršās saites abus oglekļus skābākus (elektronu akceptorus) nekā alkānu vai alkēnu oglekļus.
Šī iemesla dēļ trīskāršā saite (≡) ir noteikts punkts elektronu donoru sugām, kuras tai jāpievieno, veidojot vienotās saites.
Tā rezultātā tiek sarauta viena no π saitēm, kļūstot par divkāršo saiti (C = C). Pievienošana turpina līdz brīdim, kad R 4 C-CR 4 iegūst, tas ir, pilnīgi piesātināts oglekļa atomiem.
Iepriekš minēto var izskaidrot arī šādā veidā: trīskāršā saite ir divkārša nepiesātinātība.
Starpmolekulārie spēki
Cikloalkīna molekulas mijiedarbojas caur izkliedes spēkiem vai Londonas spēkiem un ar π-π tipa mijiedarbību. Šīs mijiedarbības ir vājas, taču, palielinoties ciklu apjomam (piemēram, pēdējiem trim attēla labajā pusē), tiem istabas temperatūrā un spiedienā izdodas veidot cietas vielas.
Leņķiskais stress
Trīskāršās saites saites atrodas uz vienas plaknes un līnijas. Līdz ar to -C-C- ir lineāra ģeometrija, ar sp orbitāļu atstatumu aptuveni 180 °.
Tas nopietni ietekmē cikloalkīnu stereoķīmisko stabilitāti. Sp orbitālu "saliekšanai" ir nepieciešams daudz enerģijas, jo tie nav elastīgi.
Jo mazāks ir cikloalkīns, jo vairāk sp orbitāles ir jāizliekas, lai ļautu tai fiziski pastāvēt. Analizējot attēlu, no kreisās un labās puses var pamanīt, ka trijstūrī saišu leņķis uz trīskāršās saites sāniem ir ļoti izteikts; savukārt dekagonā tie ir mazāk pēkšņi.
Jo lielāks cikloalkīns, jo tuvāk sp orbitālu saites leņķis tuvojas ideālajam 180º. Pretēji notiek tad, kad tie ir mazāki, liekot tiem saliekties un radot tajos leņķisko spriedzi, destabilizējot cikloalkīnu.
Tādējādi lielākiem cikloalkīniem ir mazāks leņķiskais spriegums, kas ļauj to sintēzei un uzglabāšanai. Tādējādi trīsstūris ir visstabilākais cikloalkīns, un desmitstūris ir visstabilākais no tiem visiem.
Faktiski cikloktokino (astoņstūra) ir mazākais un stabilākais zināmais izmērs; pārējie pastāv tikai kā pagaidu starpnieki ķīmiskās reakcijās.
Nomenklatūra
Nosaucot cikloalkīnus, jāpiemēro tie paši IUPAC standarti kā cikloalkāniem un cikloalkeniem. Vienīgā atšķirība ir piedēklis -ico organiskā savienojuma nosaukuma beigās.
Galvenā ķēde ir tāda, kurai ir trīskāršā saite, un to sāk numurēt no tai vistuvāk esošā gala. Ja jums, piemēram, ir ciklopropāns, tad ar trīskāršu saiti sauksies ciklopropino (attēlā redzamais trīsstūris). Ja jums ir metilgrupa, kas piestiprināta virsotnei, tad tā būs: 2-metilciklopropino.
RC≡CR oglekļiem jau ir četras saites, tāpēc tajā trūkst ūdeņraža (kā tas ir visiem attēlā redzamajiem cikloalkīniem). Tas nenotiek tikai tad, ja trīskāršā saite atrodas terminālā stāvoklī, tas ir, ķēdes (RC≡CH) galā.
Lietojumprogrammas
Cikloalkīni nav īpaši izplatīti savienojumi, tāpēc nav arī to pielietojuma. Tie var kalpot kā saistvielas (grupas, kas koordinē) pārejas metāliem, tādējādi radot metālorganisko savienojumu bezgalību, ko var izmantot ļoti stingriem un specifiskiem mērķiem.
Parasti tie ir šķīdinātāji vispiesātinātākajās un stabilākajās formās. Kad tie sastāv no heterocikliem, papildus iekšējām C≡CC = CC≡C cikliskām vienībām viņi atrod interesantu un daudzsološu lietojumu kā pretvēža zāles; tāds ir Dinemicīns A. No tā ir sintezēti citi savienojumi ar strukturālām analīzēm.
Piemēri
Attēlā parādīti septiņi vienkārši cikloalkīni, kuros gandrīz nav trīskāršās saites. No kreisās uz labo pusi ar attiecīgajiem nosaukumiem ir: ciklopropino, trīsstūris; ciklobutino, kvadrāts; ciklopentīns, piecstūris; cikloheksīns, sešstūris; cikloheptīns, heptagons; cikloktokino, astoņstūris; un ciklodecino, dekagons.
Balstoties uz šīm struktūrām un aizstājot piesātināto oglekļa atomu ūdeņraža atomus, var iegūt citus no tiem atvasinātus savienojumus. Tos var pakļaut arī oksidatīviem apstākļiem, lai izveidotu divkāršās saites citās ciklu pusēs.
Šīs ģeometriskās vienības var būt daļa no lielākas struktūras, palielinot visa komplekta funkcionalitātes iespējas. Cikloalkilīnu piemēri nav pieejami, vismaz neiedziļinoties organiskās sintēzes un farmakoloģijas dziļajās sfērās.
Atsauces
- Fransiss A. Kerijs. Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums, 372., 375. lpp.). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Cikloalkilēns. Iegūts no: en.wikipedia.org
- Viljams Reičs. (2013. gada 5. maijs). Organisko savienojumu nosaukšana. Iegūts no: 2.ķīmija.msu.edu
- Neorganiskā ķīmija. Cikloalkines. Paņemts no: fullquimica.com
- Patrizija Diāna un Žirolamo Cirrincione. (2015). Heterociklu biosintēze no izolēšanas līdz gēnu klasterim. Vileijs, 181. lpp.
- Interesanti organiskā ķīmija un dabīgie produkti. (2015. gads, 17. aprīlis). Cikloalkīni. Paņemts no: quintus.mickel.ch