CYKLOALKINER: EGENSKABER, ANVENDELSER, EKSEMPLER - KEMI - 2025

De cycloalkynes er organiske forbindelser indeholdende en eller flere tredobbelte bindinger og en cyklisk enhed. Deres kondenserede molekylformler overholder formlen C _n H _2n-4. Hvis således n er lig med 3, så formlen for nævnte cycloalkine vil være C ₃ H ₂.

En række geometriske figurer er illustreret på billedet herunder, men de består faktisk af eksempler på cycloalkiner. Hver af dem kan betragtes som en mere oxideret version af de respektive cycloalkaner (uden dobbelt- eller tredobbeltbindinger). Når de mangler et heteroatom (O, N, S, F osv.), Er de kun "enkle" kulbrinter.

Egen kilde.

Kemien omkring cycloalkiner er meget kompleks, og mekanismerne bag deres reaktioner er endnu mere komplekse. De repræsenterer et udgangspunkt for syntesen af ​​mange organiske forbindelser, som igen er underlagt mulige anvendelser.

Generelt er de meget reaktive, medmindre de "forvrænges" eller kompleksiseres med overgangsmetaller. Deres tredobbelte bindinger kan også konjugeres med dobbeltbindinger, hvilket skaber cykliske enheder i molekyler.

Hvis dette ikke er tilfældet, er de i deres enkleste strukturer i stand til at tilføje små molekyler til deres tredobbelte bindinger.

Egenskaber ved cycloalkiner

Apolaritet og den tredobbelte binding

Cycloalkiner er kendetegnet ved at være apolære molekyler og derfor hydrofobe. Dette kan ændre sig, hvis de i deres strukturer har en eller anden heteroatom eller funktionel gruppe, der giver dem et betydeligt dipol-øjeblik; som forekommer i tredobbeltbundne heterocykler.

Men hvad er en tredobbelt bånd? De er ikke mere end tre samtidige interaktioner mellem to sp-hybridiserede carbonatomer. Den ene binding er enkel (σ), og den anden to π, vinkelret på hinanden. Begge carbonatomer har en fri sp orbital til binding til andre atomer (RC≡CR).

Disse hybrid orbitaler har 50% s karakter og 50% p karakter. Fordi s orbitaler er mere penetrerende end p, gør denne kendsgerning de to carbonatomer i tredobbeltbindingen mere sure (elektronacceptorer) end carbonerne i alkaner eller alkener.

Af denne grund repræsenterer triplebindingen (≡) et specifikt punkt for elektrondonorarter at tilføje til den og danne enkeltbindinger.

Dette resulterer i brud på en af ​​π-bindingerne og bliver en dobbeltbinding (C = C). Tilsætningen fortsætter, indtil R ₄ C-CR ₄ opnås, dvs., helt mættede carbonatomer.

Ovenstående kan også forklares på denne måde: triplebindingen er en dobbelt umættelse.

Intermolekylære kræfter

Cykloalkinmolekyler interagerer gennem spredningskræfter eller London-kræfter og ved interaktioner af typen π-π. Disse interaktioner er svage, men når størrelsen på cyklerne øges (som de tre sidste på højre side af billedet), formår de at danne faste stoffer ved stuetemperatur og -tryk.

Vinkelbelastning

Obligationerne i tredobbeltbindingen er placeret på det samme plan og en linje. Derfor har -C≡C- en lineær geometri med sp-orbitalerne cirka 180 ° fra hinanden.

Dette har en alvorlig indvirkning på den stereokemiske stabilitet af cycloalkiner. Det kræver en masse energi at "bøje" sp-orbitalerne, da de ikke er fleksible.

Jo mindre cycloalkin er, jo mere skal sp orbitaler bøjes for at muliggøre dens fysiske eksistens. Ved at analysere billedet kan man fra venstre mod højre bemærke, at i trekanten er vinklen på bindingerne til siderne af trippelbindingen meget udtalt; mens de i decagon er mindre bratte.

Jo større cycloalkin er, jo tættere kommer sporbundernes bindingsvinkel til det ideelle 180º. Det modsatte opstår, når de er mindre, hvilket tvinger dem til at bøje og skabe en vinkelspænding i dem, destabiliserer cycloalkinen.

Således har de større cycloalkiner lavere vinkelspænding, hvilket muliggør deres syntese og opbevaring. Med dette er trekanten den mest ustabile cycloalkin, og dekagon er den mest stabile af dem alle.

Egentlig er cyclooctino (octagonens) den mindste og mest stabile kendte størrelse; de andre findes kun som midlertidige mellemmænd i kemiske reaktioner.

nomenklatur

De samme IUPAC-standarder som for cycloalkanes og cycloalkenes skal anvendes til navngivning af cycloalkiner. Den eneste forskel ligger i suffikset -ico i slutningen af ​​navnet på den organiske forbindelse.

Hovedkæden er en, der har tredobbelt bindingen, og begynder at blive nummereret fra slutningen tættest på den. Hvis du for eksempel har cyclopropan, kaldes det en trippelbinding cyclopropino (trekanten på billedet). Hvis du har en methylgruppe knyttet til det øverste toppunkt, vil det være: 2-methylcyclopropino.

Kulhydraterne i RC≡CR har allerede deres fire bindinger, så det mangler hydrogener (som tilfældet er med alle cycloalkiner på billedet). Dette sker ikke kun, hvis trippelbindingen er i en terminalposition, det vil sige i slutningen af ​​en kæde (RC≡CH).

Applikationer

Cycloalkiner er ikke meget almindelige forbindelser, så deres anvendelse er heller ikke. De kan fungere som bindemidler (grupper, der koordinerer) til overgangsmetaller, hvilket skaber en uendelighed af organometalliske forbindelser, der kan bruges til meget streng og specifik anvendelse.

De er generelt opløsningsmidler i deres mest mættede og stabile former. Når de består af heterocykler, ud over at have interne C≡CC = CC≡C-cykliske enheder, finder de interessante og lovende anvendelser som anticancer-medikamenter; sådan er tilfældet med Dinemycin A. Andre forbindelser med strukturelle analogier er syntetiseret ud fra det.

eksempler

Billedet viser syv enkle cycloalkiner, hvor der næppe er en tredobbelt binding. Fra venstre til højre med deres respektive navne er der: cyclopropino, trekanten; cyclobutino, pladsen; cyclopentin, femkantet; cyclohexin, hexagon; cycloheptin, heptagon; cyclooctino, ottekanten; og cyclodecino, dekagon.

Baseret på disse strukturer og substituerer hydrogenatomer i de mættede kulhydrater, kan andre forbindelser afledt herfra opnås. De kan også udsættes for oxidative betingelser for at generere dobbeltbindinger på andre sider af cyklerne.

Disse geometriske enheder kan være en del af en større struktur, hvilket øger chancerne for at funktionalisere hele sættet. Ikke mange eksempler på cycloalkyner er tilgængelige, i det mindste ikke uden at gå i dybden i organisk syntese og farmakologi.

Referencer

1. Francis A. Carey. Organisk kemi. (Sjette udgave, s. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Taget fra: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. maj 2013). Navngivelse af organiske forbindelser. Taget fra: 2.chemistry.msu.edu
4. Uorganisk kemi. Cycloalkines. Taget fra: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biosyntese af heterocyklusser fra isolering til genklynge. Wiley, side 181.
6. Interessant organisk kemi og naturlige produkter. (2015, 17. april). Cycloalkynes. Taget fra: quintus.mickel.ch