CIKLOALKINEK: JELLEMZŐK, ALKALMAZÁSOK, PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A cikloalkinok szerves vegyületek, amelyek egy vagy több hármas kötést és egy gyűrűs egységet tartalmaznak. Kondenzált molekulaképletük megfelel a C _n H _2n-4 képletnek. Így, ha n értéke 3, akkor a képlet az említett cycloalkine lesz C ₃ H ₂.

Az alábbi képen egy geometriai ábra sorozatát szemléltetjük, de valójában cikloalkinek példáiból állnak. Ezek mindegyike a megfelelő cikloalkánok oxidáltabb változatának tekinthető (kettős vagy hármas kötések nélkül). Ha nincs heteroatomja (O, N, S, F stb.), Akkor csak "egyszerű" szénhidrogének.

Saját forrás.

A cikloalkinok körüli kémia nagyon összetett, és reakcióik mögött álló mechanizmusok még összetettebbek. Kiindulási pontot jelentenek számos szerves vegyület szintéziséhez, amelyek viszont lehetséges felhasználásoknak vannak kitéve.

Általánosságban elmondható, hogy nagyon reakcióképes, kivéve, ha "torzulnak" vagy komplexet képeznek átmeneti fémekkel. Hármas kötéseik kettős kötésekkel is konjugálhatók, így ciklikus egységeket hozva létre a molekulákban.

Ha nem erről van szó, akkor a legegyszerűbb szerkezetükben képesek kis molekulákat hozzáadni hármas kötésükhöz.

A cikloalkinek jellemzői

Apolaritás és hármas kötés

A cikloalkinekre jellemző, hogy apoláris molekulák, és ezért hidrofóbak. Ez megváltozhat, ha szerkezetükben van valamilyen heteroatom vagy funkcionális csoport, amely számottevő dipólus pillanatot ad nekik; amint a hármas kötésű heterociklusokban fordul elő.

De mi az a hármas kötés? Nem több, mint három egyidejű kölcsönhatás két sp hibridizált szénatom között. Az egyik kötés egyszerű (σ), a másik kettő pedig π merőleges. Mindkét szénatom szabad sp-orbitállal rendelkezik, hogy kötődhessen más atomokkal (RC≡CR).

Ezeknek a hibrid pályáknak 50% s és 50% p karakterük van. Mivel az s-arbitálisák jobban áthatolnak, mint a p-orbitálisok, ez a tény a hármas kötés két szénjét savasabbá (elektron-akceptorokká) teszi, mint az alkánok vagy alkének szénatomjai.

Ezért a hármas kötés (≡) azt az pontot jelöli, amelyen az elektron donor fajok hozzáadódhatnak, és így egyszeres kötéseket képeznek.

Ennek eredményeként az egyik π-kötés megszakad és kettős kötéssé (C = C) válik. A felül addig folytatódik, amíg az R ₄ C-CR ₄ kapunk, azaz teljesen telített szénatomok.

A fentiek így is magyarázhatók: a hármas kötés kettős telítetlenség.

Intermolekuláris erők

A cikloalkin molekulák kölcsönhatásban vannak szórási erőkkel vagy londoni erőkkel és π-π típusú kölcsönhatásokkal. Ezek az interakciók gyenge, de a ciklusok méretének növekedésével (mint a kép jobb oldalán az utolsó három), szobahőmérsékleten és nyomáson szilárd anyagokat képeznek.

Szögfeszültség

A hármas kötésben lévő kötések ugyanabban a síkban és egy vonalon vannak elhelyezve. Ennélfogva a -C-C lineáris geometriájú, a sp-keringési pontok körülbelül 180 ° -kal vannak egymástól.

Ennek súlyos következményei vannak a cikloalkinek sztereokémiai stabilitására. Nagyon sok energiát igényel a sp-pályák "meghajlítása", mivel nem rugalmasak.

Minél kisebb a cikloalkine, annál inkább az sp pályázatoknak meg kell hajlulniuk annak fizikai létezése érdekében. A képet elemezve, balról jobbra, észrevehető, hogy a háromszögben a kötéseknek a hármas kötés oldalához viszonyított szöge nagyon markáns; míg a dekagon kevésbé hirtelen vannak.

Minél nagyobb a cikloalkine, annál közelebb van az sp-pályák kötési szöge az ideális 180 ° -hoz. Ellenkező esetben fordul elő, amikor kisebbek, kényszerítik őket hajlításukra és szögfeszültséget hoznak létre bennük, destabilizálva a cikloalkint.

Így a nagyobb cikloalkinek alacsonyabb szögfeszültséggel rendelkeznek, ami lehetővé teszi azok szintézisét és tárolását. Ezzel a háromszög a legstabilabb cikloalkin, a dekagon pedig a legstabilabb.

Valójában a cikloktino (a nyolcszög alakja) a legkisebb és legstabilabb ismert méret; a többi csak ideiglenes közvetítőként létezik a kémiai reakciókban.

Elnevezéstan

A cikloalkinek elnevezéséhez ugyanazokat az IUPAC szabványokat kell alkalmazni, mint a cikloalkánokra és a cikloalkénekre. Az egyetlen különbség a -ico utótagban rejlik a szerves vegyület neve végén.

A fő lánc az, amely rendelkezik hármas kötéssel, és a hozzá legközelebbi végtől kezdődik a számozása. Ha van például ciklopropánja, akkor a hármas kötéssel rendelkező ciklopropino (a képen látható háromszög) lesz. Ha egy metilcsoport kapcsolódik a felső csúcshoz, akkor ez a következő lesz: 2-metilciklopropino.

Az RC≡CR szénatomjai már rendelkeznek négy kötéssel, tehát hiányzik a hidrogén (mint a képen szereplő összes cikloalkin esetében). Ez nem csak akkor történik meg, ha a hármas kötés terminális helyzetben van, vagyis a lánc végén (RC≡CH).

Alkalmazások

A cikloalkinek nem nagyon gyakori vegyületek, így alkalmazásuk sem. Kötőanyagként (csoportok, amelyek koordinálják) szolgálhatnak az átmeneti fémekhez, ezáltal végtelenné válik a fémorganikus vegyületek felhasználása, amelyek nagyon szigorú és specifikus felhasználásokra használhatók.

Általában oldószerek a legteljesebb és stabil formában. Ha heterociklusokból áll, akkor a belső C≡CC = CC≡C ciklikus egységeken kívül érdekes és ígéretes felhasználást találnak rákellenes gyógyszerként; így van a Dinemycin A esetében. Egyéb szerkezeti analógiájú vegyületeket szintetizáltak belőle.

Példák

A képen hét egyszerű cikloalkint mutat, amelyekben alig van egy hármas kötés. Balról jobbra, a megfelelő nevükkel vannak: ciklopropino, háromszög; ciklobutino, a négyzet; ciklopentin, az ötszög; ciklohexin, a hatszög; cikloheptin, a heptagon; ciklooktino, a nyolcszög; és ciklodecino, a dekagon.

Ezen struktúrák alapján és a telített szénatomok hidrogénatomjainak helyettesítésével más, ezekből származó vegyületek állíthatók elő. Ezeket oxidatív feltételeknek is alávethetik, hogy kettős kötéseket hozzanak létre a ciklusok másik oldalán.

Ezek a geometriai egységek egy nagyobb szerkezet részét képezhetik, növelve a teljes készlet funkcionalizálásának esélyét. Nem sok cikloalkin-példa áll rendelkezésre, legalábbis anélkül, hogy belemerülnénk a szerves szintézis és a farmakológia mélyebb birodalmaiba.

Irodalom

1. Francis A. Carey. Szerves kémia. (Hatodik kiadás, 372., 375. oldal). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cikloalkinek. Forrás: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (2013. május 5.). Szerves vegyületek elnevezése. Feltöltve: 2.chemistry.msu.edu
4. Szervetlen kémia. Cycloalkines. Feltöltve: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Heterociklusok bioszintézise az izolációtól a géncsoportig. Wiley, 181. oldal.
6. Érdekes organikus kémia és természetes termékek. (2015, április 17). Cikloalkinek. Feltöltve: quintus.mickel.ch