Циклоалкинови характеристики, номенклатура, приложения, примери



на циклоалкини те са органични съединения, които имат една или повече тройни връзки и циклична единица. Неговите кондензирани молекулни формули се подчиняват на формулата СпН2n-4. Така, ако п е равно на 3, тогава формулата на циклоалкина ще бъде С3Н2.

В долното изображение е илюстрирана поредица от геометрични фигури, но в действителност те се състоят от примери за циклоалкини. Всеки един от тях може да се разглежда като по-окислен вариант на съответните циклоалкани (без двойни или тройни връзки). Когато им липсва хетероатом (О, N, S, F и т.н.), те са само "прости" въглеводороди.

Химията около циклоалкините е много сложна и още повече са механизмите зад техните реакции. Те представляват отправна точка за синтеза на много органични съединения, които на свой ред подлежат на възможни приложения.

В общи линии те са много реактивни, освен ако не са "изкривени" или сложни с преходни метали. По същия начин нейните тройни връзки могат да бъдат конюгирани с двойни връзки, създавайки циклични единици в молекулите.

Ако не, в най-простите си структури те могат да добавят малки молекули към тройните си връзки.

индекс

  • 1 Характеристики на циклоалкините
    • 1.1 Полярност и тройна връзка
    • 1.2 Междумолекулни сили
    • 1.3 Ъглово напрежение
  • 2 Номенклатура
  • 3 Приложения
  • 4 Примери
  • 5 Препратки

Характеристики на циклоалкините

Полярност и тройна връзка

Циклоалкините се характеризират с това, че са неполярни молекули и следователно са хидрофобни. Това може да се промени, ако в техните структури има някаква хетероатомна или функционална група, която дава значителен диполен момент; както се случва в хетероцикли с тройни връзки.

Но какво е тройна връзка? Те са само три едновременни взаимодействия между два въглеродни атома с sp хибридизация. Една връзка е проста (σ), а другите две π, перпендикулярни една на друга. И двата въглеродни атома имат свободна sp орбитала за свързване с други атоми (R-C = C-R).

Тези хибридни орбитали имат 50% характер и 50% от знака p. Тъй като орбиталите са по-проникващи от орбиталите, този факт прави двата въглерода от тройната връзка по-кисели (акцептори на електрони), отколкото въглеродите на алканите или алкените..

Поради тази причина тройната връзка (≡) представлява специфична точка за вида на електронодонорите, който се добавя към него, образувайки прости връзки.

Това води до счупване на една от връзките π, превръщайки се в двойна връзка (C = C). Добавянето продължава, докато се получи R4C-CR4, напълно наситени въглени.

Горното може също да бъде обяснено по този начин: тройна връзка е двойна ненаситеност.

Междумолекулни сили

Циклоалкиновите молекули взаимодействат чрез дисперсионни сили или Лондонските сили и чрез взаимодействия на π-π типа. Тези взаимодействия са слаби, но с увеличаването на размера на циклите (като последните три от дясната страна на изображението) те успяват да образуват твърди вещества при стайна температура и налягане.

Ъглово напрежение

Връзките в тройната връзка са разположени на една и съща равнина и един ред. Следователно, -C = C- има линейна геометрия, с sp орбитали приблизително 180 °.

Това има сериозно значение за стереохимичната стабилност на циклоалкините. Необходима е много енергия за "огъване" на sp орбиталите, тъй като те не са гъвкави.

Колкото по-малък е циклоалкина, толкова повече трябва да се огъват sp-орбиталите, за да позволят физическото му съществуване. Анализирайки изображението, от ляво на дясно се забелязва, че в триъгълника ъгълът на връзките по страните на тройна връзка е много силно изразен; докато в дезагона те са по-малко резки.

Тъй като циклоалкина е по-голям, ъгълът на връзките на sp орбиталите с идеалното 180 ° е по-близо. Обратното се случва, когато те са по-малки, принуждавайки ги да се огъват и да създават ъглово напрежение в тях дестабилизира циклоалкина.

По този начин по-големите циклоалкини имат по-ниско ъглово напрежение, което прави възможно тяхното синтезиране и съхранение. С това триъгълникът е най-нестабилният циклоалкин, а деказонът е най-стабилният от тях.

Всъщност циклооктинът (октагонът) е най-малката известна стабилност; други съществуват само като моментни посредници в химичните реакции.

номенклатура

За да се нарекат циклоалкини, трябва да се прилагат същите правила, които се регулират от IUPAC по отношение на циклоалканите и циклоалкените. Единствената разлика е в суфикса -ico в края на името на органичното съединение.

Основната верига е тази, която има тройна връзка и започва да се изброява от най-близкия до него край. Ако имате, например, циклопропан, тогава наличието на тройна връзка ще се нарича циклопропин (триъгълник на изображението). Ако метилова група е свързана в горния връх, тогава тя ще бъде: 2-метилциклопропан.

Въглеродите на R-C≡C-R вече имат своите четири връзки, така че липсват водороди (както се случва с всички циклоалкини в изображението). Това не се случва само ако тройната връзка е в крайно положение, т.е. в края на верига (R-C = C-H).

приложения

Циклоалкините не са много често срещани съединения, така че не са и техните приложения. Те могат да служат като свързващи вещества (групи, които са координирани) към преходните метали, като по този начин създават безкрайност на органометалните съединения, които могат да се използват за много строги и специфични приложения..

Обикновено те са разтворители в техните най-наситени и стабилни форми. Когато те се състоят от хетероцикли, освен че имат вътрешни циклични единици C≡C-C = C-C≡C, те намират интересни и обещаващи приложения като противоракови лекарства; такъв е случаят с Динемицин А. От него са синтезирани други съединения със структурни аналогии.

Примери

Изображението показва седем прости циклоалкини, в които едва ли има тройна връзка. От ляво на дясно, със съответните им имена са: циклопропино, триъгълникът; Циклобутин, квадратът; циклопентин, петоъгълник; циклохексин, хексагон; циклохептин, хептагонът; Циклооктин, октагонът; и циклодецин, дезагонът.

Въз основа на тези структури и заместване на водородните атоми на наситените въглеродни атоми могат да се получат други съединения, произтичащи от тях. Те могат също да претърпят окислителни условия, за да генерират двойни връзки в други страни на цикъла.

Тези геометрични единици могат да бъдат част от по-голяма структура, увеличавайки вероятностите за функционализиране на цялото. Няма много примери за циклоалкини, поне не без задълбочаване на дълбочината на органичния синтез и фармакологията.

препратки

  1. Франсис А. Кери. Органична химия (Шесто издание., P 372, 375). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Взето от: en.wikipedia.org
  3. Уилям Реуш. (05 май 2013 г.). Наименуване на органични съединения. Взето от: 2.chemistry.msu.edu
  4. Неорганична химия Циклоалкини. Взето от: fullquimica.com
  5. Патриция Диана и Гироламо Кирионсионе. (2015). Биосинтеза на хетероцикли от изолация до генен клъстер. Wiley, стр. 181.
  6. Интересни органична химия и натурални продукти. (17 април 2015 г.). Циклоалкини. Взето от: quintus.mickel.ch