CYKLOALKINY: VLASTNOSTI, APLIKACE, PŘÍKLADY - CHEMIE - 2024

Tyto cykloalkyny jsou organické sloučeniny, které obsahují jednu nebo více trojných vazeb a cyklickou jednotku. Jejich kondenzované molekulové vzorce poslouchat vzorce: C _n H _2n-4. Tedy, v případě, že n = 3, pak je vzorec uvedených cycloalkine bude C ₃ H ₂.

Na obrázku níže je znázorněna řada geometrických obrazců, ale ve skutečnosti se skládají z příkladů cykloalkinů. Každý z nich lze považovat za více oxidovanou verzi příslušných cykloalkanů (bez dvojných nebo trojných vazeb). Pokud jim chybí heteroatom (O, N, S, F atd.), Jedná se pouze o „jednoduché“ uhlovodíky.

Vlastní zdroj.

Chemie kolem cykloalkinů je velmi složitá a mechanismy jejich reakcí jsou ještě složitější. Představují výchozí bod pro syntézu mnoha organických sloučenin, které zase podléhají možným aplikacím.

Obecně řečeno, jsou velmi reaktivní, pokud nejsou „zkresleny“ nebo komplexovány s přechodnými kovy. Také jejich trojné vazby mohou být konjugovány s dvojnými vazbami, čímž se vytvářejí cyklické jednotky v molekulách.

Pokud tomu tak není, jsou ve svých nejjednodušších strukturách schopni přidat malé molekuly k jejich trojitým vazbám.

Charakteristika cykloalkinů

Apolarita a trojná vazba

Cykloalkiny jsou charakterizovány jako nepolární molekuly, a proto jsou hydrofobní. To se může změnit, pokud mají ve svých strukturách nějaký heteroatom nebo funkční skupinu, která jim dává značný dipólový moment; jak se vyskytuje v trojitě vázaných heterocyklech.

Ale co je to trojná vazba? Nejsou to více než tři současné interakce mezi dvěma sp hybridizovanými atomy uhlíku. Jedna vazba je jednoduchá (σ) a druhá dvě π, kolmá k sobě navzájem. Oba atomy uhlíku mají volnou sp orbitální vazbu s jinými atomy (RC≡CR).

Tyto hybridní orbity mají 50% s a 50% p. Protože orbitaly pronikají více než p, tato skutečnost činí dva uhlíky trojné vazby kyselejšími (akceptory elektronů) než uhlíky alkanů nebo alkenů.

Z tohoto důvodu představuje trojná vazba (≡) specifický bod pro přidání elektronových donorů, čímž se vytvoří jednoduché vazby.

To má za následek zlomení jedné z π vazeb a stává se dvojnou vazbou (C = C). Přidávání pokračuje až R ₄, C-CR ₄ je dosaženo, že je plně nasycené atomy uhlíku.

Výše uvedené lze také vysvětlit tímto způsobem: trojná vazba je dvojnásobná nenasycenost.

Mezimolekulární síly

Cykloalkinové molekuly interagují prostřednictvím rozptylových sil nebo londýnských sil a interakcemi typu π-π. Tyto interakce jsou slabé, ale jak se zvětšuje velikost cyklů (jako poslední tři na pravé straně obrázku), dokážou při pokojové teplotě a tlaku vytvářet pevné látky.

Úhlové napětí

Vazby v trojité vazbě jsou umístěny ve stejné rovině a linii. Proto, -C≡C- má lineární geometrii, s orbitaly sp asi 180 ° od sebe.

To má vážný dopad na stereochemickou stabilitu cykloalkinů. "Ohýbat" sp orbitály vyžaduje hodně energie, protože nejsou flexibilní.

Čím menší je cykloalkin, tím více se musí orbitálové ohýbat, aby umožnili jeho fyzickou existenci. Při analýze obrazu lze pozorovat zleva doprava, že v trojúhelníku je úhel vazeb ke stranám trojité vazby velmi výrazný; zatímco v desetiletí jsou méně náhlé.

Čím větší je cykloalkin, tím je úhel vazby orbitálů blíže k ideální 180 °. Opak nastává, když jsou menší, nutí je ohýbat se a vytvářet v nich úhlové napětí, destabilizovat cykloalkin.

Větší cykloalkiny tedy mají nižší úhlové napětí, což umožňuje jejich syntézu a skladování. Díky tomu je trojúhelník nejstabilnějším cykloalkinem a dekgon je nejstabilnějším ze všech.

Ve skutečnosti je cyklooktino (to z osmiúhelníku) nejmenší a nejstabilnější známá velikost; ostatní existují pouze jako dočasní zprostředkovatelé chemických reakcí.

Nomenklatura

Pro pojmenování cykloalkinů musí být použity stejné standardy IUPAC jako pro cykloalkany a cykloalkeny. Jediný rozdíl spočívá v příponě -ico na konci názvu organické sloučeniny.

Hlavní řetězec je řetěz, který má trojnou vazbu a začíná se číslovat od konce, který je k němu nejblíže. Pokud máte například cyklopropan, pak s trojitou vazbou se bude říkat cyklopropino (trojúhelník v obrázku). Pokud máte k hornímu vrcholu připojenou methylovou skupinu, bude to: 2-methylcyklopropino.

Uhlíky RC≡CR již mají své čtyři vazby, takže postrádá vodíky (jak je tomu u všech cykloalkinů v obrázku). To se nestane, pouze pokud je trojitá vazba v koncové poloze, tj. Na konci řetězu (RC≡CH).

Aplikace

Cykloalkiny nejsou příliš časté sloučeniny, takže ani jejich aplikace. Mohou sloužit jako pojiva (skupiny, které se koordinují) k přechodným kovům, čímž vytvářejí nekonečno organokovových sloučenin, které lze použít pro velmi přísná a specifická použití.

Obecně se jedná o rozpouštědla v jejich nejvíce nasycených a stabilních formách. Pokud se skládají z heterocyklů, mají kromě interních C≡CC = CC≡C cyklických jednotek také zajímavá a slibná použití jako protirakovinové léky; takový je případ Dinemycinu A. Z toho byly syntetizovány další sloučeniny se strukturními analogiemi.

Příklady

Obrázek ukazuje sedm jednoduchých cykloalkinů, ve kterých je sotva jedna trojná vazba. Zleva doprava, s jejich příslušnými jmény, jsou: cyklopropino, trojúhelník; cyklobutino, náměstí; cyklopentin, pentagon; cyklohexin, hexagon; cykloheptin, heptagon; cyklooktino, osmiúhelník; a cyklodecino, dekagon.

Na základě těchto struktur a substitucí atomů vodíku nasycených uhlíků lze získat další sloučeniny, které jsou z nich odvozeny. Mohou být také podrobeny oxidačním podmínkám, aby vytvořily dvojné vazby na jiných stranách cyklů.

Tyto geometrické jednotky mohou být součástí větší struktury, což zvyšuje šance na funkcionalizaci celé sady. Není k dispozici mnoho příkladů cykloalkynů, alespoň ne bez ponoření do hlubokých oblastí organické syntézy a farmakologie.

Reference

1. Francis A. Carey. Organická chemie. (Šesté vydání, str. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cykloalkyne. Převzato z: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. května 2013). Pojmenování organických sloučenin. Převzato z: 2.chemistry.msu.edu
4. Anorganická chemie. Cykloalkiny. Převzato z: fullquimica.com
5. Patrizia Diana a Girolamo Cirrincione. (2015). Biosyntéza heterocyklů z izolace do genového klastru. Wiley, strana 181.
6. Zajímavá organická chemie a přírodní produkty. (2015, 17. dubna). Cykloalkyny. Převzato z: quintus.mickel.ch