CYKLOALKINER: EGENSKAPER, TILLÄMPNINGAR, EXEMPEL - KEMI - 2025

De cykloalkyner är organiska föreningar som innehåller en eller flera trippelbindningar och en cyklisk enhet. Deras kondenserade molekylformler följer formeln C _n H _2n-4 . Sålunda, om n är lika med 3, då formeln för nämnda cycloalkine kommer vara C ₃ H ₂ .

En serie geometriska figurer illustreras i bilden nedan, men de består faktiskt av exempel på cykloalkiner. Var och en av dem kan betraktas som en mer oxiderad version av respektive cykloalkan (utan dubbel- eller trippelbindningar). När de saknar ett heteroatom (O, N, S, F, etc.) är de bara "enkla" kolväten.

Egen källa.

Kemin kring cykloalkiner är mycket komplex, och mekanismerna bakom deras reaktioner är ännu mer komplexa. De utgör en utgångspunkt för syntesen av många organiska föreningar, som i sin tur är föremål för möjliga tillämpningar.

Generellt sett är de mycket reaktiva såvida de inte är "förvanskade" eller komplexa med övergångsmetaller. Dessutom kan deras trippelbindningar konjugeras med dubbelbindningar, vilket skapar cykliska enheter i molekyler.

Om detta inte är fallet, kan de i deras enklaste strukturer lägga till små molekyler till sina trippelbindningar.

Egenskaper hos cykloalkiner

Apolaritet och trippelbindningen

Cykloalkiner kännetecknas av att vara apolära molekyler och därför hydrofoba. Detta kan förändras om de i deras strukturer har någon heteroatom eller funktionell grupp som ger dem ett betydande dipolmoment; som förekommer i trippelbundna heterocykler.

Men vad är en trippelbindning? De är inte mer än tre samtidiga interaktioner mellan två sp-hybridiserade kolatomer. En bindning är enkel (σ), och den andra två π, vinkelrätt mot varandra. Båda kolatomerna har en fri sp orbital att binda till andra atomer (RC≡CR).

Dessa hybridbana har 50% s karaktär och 50% p karaktär. Eftersom s orbitalerna är mer penetrerande än p orbitalerna gör detta faktum de två kolatomen i trippelbindningen surare (elektronacceptorer) än kolerna i alkaner eller alkener.

Av denna anledning representerar trippelbindningen (≡) en specifik punkt för elektrondonatorarter att lägga till den och bilda enkelbindningar.

Detta resulterar i att en av π-bindningarna bryts och blir en dubbelbindning (C = C). Tillsatsen fortsätter tills R ₄ C-CR ₄ erhålls, det vill säga, helt mättad kol.

Ovanstående kan också förklaras på detta sätt: trippelbindningen är en dubbel omättnad.

Intermolekylära krafter

Cykloalkinmolekyler interagerar genom spridningskrafter eller Londonkrafter och genom interaktioner av typen π-π. Dessa interaktioner är svaga, men när storleken på cyklerna ökar (som de tre sista på höger sida av bilden) lyckas de bilda fasta ämnen vid rumstemperatur och tryck.

Vinkelbelastning

Obligationerna i trippelbindningen är belägna på samma plan och en linje. Följaktligen har -C≡C- en linjär geometri med sp-orbitalerna cirka 180 ° från varandra.

Detta har en allvarlig inverkan på den stereokemiska stabiliteten hos cykloalkiner. Det tar mycket energi att "böja" sp-orbitalerna eftersom de inte är flexibla.

Ju mindre cykloalkin, desto mer måste sp-orbitalerna böjas för att möjliggöra dess fysiska existens. Genom att analysera bilden kan man se, från vänster till höger, att i triangeln är vinkeln på bindningarna till sidorna av trippelbindningen mycket uttalad; medan i dekagon är de mindre plötsliga.

Ju större cykloalkin, desto närmare blir sp-orbitals bindningsvinkeln den ideala 180º. Det motsatta inträffar när de är mindre, vilket tvingar dem att böjas och skapa en vinkelspänning i dem, destabiliserar cykloalkinet.

Således har de större cykloalkinerna lägre vinkelspänning, vilket möjliggör deras syntes och lagring. Med detta är triangeln den mest instabila cykloalkin och dekagon den mest stabila av dem alla.

Egentligen är cyclooctino (den för oktagon) den minsta och mest stabila kända storleken; de andra existerar endast som kortvariga mellanhänder i kemiska reaktioner.

Nomenklatur

Samma IUPAC-standarder som för cykloalkaner och cykloalkener måste tillämpas för namngivning av cykloalkiner. Den enda skillnaden ligger i suffixet -ico i slutet av namnet på den organiska föreningen.

Huvudkedjan är en som har trippelbindningen och börjar numreras från slutet närmast den. Om du till exempel har cyklopropan, kommer du att ha en trippelbindning kallas cyclopropino (triangeln i bilden). Om du har en metylgrupp kopplad till toppvinkeln kommer den att vara: 2-metylcyklopropino.

Kolatomerna i RC≡CR har redan sina fyra bindningar, så det saknar väten (som är fallet med alla cykloalkiner i bilden). Detta händer inte bara om trippelbindningen är i ett terminalläge, det vill säga i slutet av en kedja (RC≡CH).

tillämpningar

Cykloalkiner är inte särskilt vanliga föreningar, så det är inte heller deras tillämpningar. De kan tjäna som bindemedel (grupper som koordinerar) till övergångsmetaller och därmed skapa en oändlighet av organometalliska föreningar som kan användas för mycket rigorösa och specifika användningar.

De är i allmänhet lösningsmedel i sina mest mättade och stabila former. När de består av heterocykler, förutom att de har interna C≡CC = CC≡C-cykliska enheter, finner de intressanta och lovande användningar som läkemedel mot cancer. detta är fallet med Dinemycin A. Andra föreningar med strukturella analogier har syntetiserats från det.

exempel

Bilden visar sju enkla cykloalkiner, där det knappast finns en trippelbindning. Från vänster till höger, med respektive namn: cyclopropino, triangeln; cyclobutino, torget; cyklopentin, femkant; cyklohexin, hexagon; cykloheptin, heptagon; cyklooctino, oktagon; och cyclodecino, dekagon.

Baserat på dessa strukturer och substituerar väteatomerna i de mättade kolerna, kan andra föreningar härledda från dem erhållas. De kan också utsättas för oxidativa förhållanden för att generera dubbelbindningar på andra sidor av cyklerna.

Dessa geometriska enheter kan vara en del av en större struktur, vilket ökar chansen att funktionalisera hela uppsättningen. Inte många exempel på cykloalkiner finns tillgängliga, åtminstone inte utan att fördjupa de djupa områdena av organisk syntes och farmakologi.

referenser

1. Francis A. Carey. Organisk kemi. (Sjätte upplagan, sid. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Hämtad från: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5 maj 2013). Namnge organiska föreningar. Hämtad från 2.chemistry.msu.edu
4. Oorganisk kemi. Cycloalkines. Hämtad från: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biosyntes av heterocykler från isolering till genkluster. Wiley, sida 181.
6. Intressant organisk kemi och naturprodukter. (2015, 17 april). Cykloalkyner. Hämtad från: quintus.mickel.ch