CIKLOALKINI: ZNAČILNOSTI, APLIKACIJE, PRIMERI - KEMIJA - 2026

V cycloalkynes so organske spojine, ki vsebujejo eno ali več trojnih vezi in ciklični enoto. Njihove kondenzirane molekularne formule upoštevajo formulo C _n H _2n-4 . Torej, če je n enak 3, nato pa formula omenjenega cycloalkine bo C ₃ H ₂ .

Na spodnji sliki je prikazan niz geometrijskih figur, ki dejansko vsebujejo primere cikloalkinov. Vsak od njih je mogoče obravnavati kot bolj oksidirano različico posameznih cikloalkanov (brez dvojnih ali trojnih vezi). Kadar jim primanjkuje heteroatoma (O, N, S, F itd.), So le "preprosti" ogljikovodiki.

Lastni vir.

Kemija okoli cikloalkinov je zelo zapletena, mehanizmi njihovih reakcij pa še bolj zapleteni. Predstavljajo izhodišče za sintezo številnih organskih spojin, ki pa se lahko uporabijo.

Na splošno so zelo reaktivni, razen če so "popačeni" ali zapleteni s prehodnimi kovinami. Njihove trojne vezi se lahko konjugirajo z dvojnimi vezmi, kar ustvarja ciklične enote znotraj molekul.

Če temu ne gre, so v svojih najpreprostejših strukturah sposobni v svoje trojne vezi dodati majhne molekule.

Značilnosti cikloalkinov

Apolarnost in trojna vez

Za cikloalkine je značilno, da so apolarne molekule in zato hidrofobne. To se lahko spremeni, če imajo v svojih strukturah nekaj heteroatoma ali funkcionalno skupino, ki jim daje precejšen dipolni trenutek; kot se pojavlja v trojno vezanih heterociklih.

Toda kaj je trojna vez? Niso več kot tri sočasne interakcije med dvema hibridiziranima atomoma ogljika. Ena vez je preprosta (σ), druga dva π, pravokotna drug na drugega. Oba ogljikova atoma imata prosto sp orbitalno vez, da se vežeta z drugimi atomi (RC≡CR).

Te hibridne orbite imajo 50% s in 50% p značaja. Ker so s orbitale bolj prodorne kot p, to dejstvo naredi dva ogljika trojne vezi bolj kisla (sprejemniki elektronov) kot ogljiki alkani ali alkeni.

Zaradi tega trojna vez (≡) predstavlja posebno točko, ki jo lahko dodajo vrste darovalke elektronov in tvorijo enojne vezi.

Posledica tega je pretrganje ene od π vezi, ki postane dvojna vez (C = C). Dodatek nadaljuje do R ₄ C-CR ₄ Dobimo, da je popolnoma nasičen ogljikov.

Navedeno lahko razložimo tudi na ta način: trojna vez je dvojna nenasičenost.

Medmolekularne sile

Molekule cikloalkina medsebojno delujejo s pomočjo razpršilnih sil ali londonskih sil in z interakcijami π-π tipa. Te interakcije so šibke, toda ko se velikost ciklov povečuje (tako kot zadnji trije na desni strani slike), jim pri sobni temperaturi in tlaku uspe tvoriti trdne snovi.

Kotni stres

Veze v trojni vezi se nahajajo na isti ravnini in črti. Torej ima -C≡C- linearno geometrijo, s sp orbitalo približno 180 °.

To ima resne posledice na stereokemično stabilnost cikloalkinov. Potrebno je veliko energije za "upogib" sp orbitale, saj niso prožne.

Manjši kot je cikloalkin, bolj se mora sp orbitala upogniti, da omogoči njegov fizični obstoj. Če analiziramo sliko, je od leve proti desni mogoče opaziti, da je v trikotniku kota vezi do strani trojne vezi zelo izrazita; medtem ko so v dekagonu manj naglo.

Večji kot je cikloalkin, bližje kotu vezi sp orbitale se približa idealnih 180 °. Nasprotno, ko so manjši, jih prisilijo, da se upognejo in ustvarijo kotno napetost v njih, destabilizirajo cikloalkin.

Tako imajo večji cikloalkini nižjo kotno napetost, kar omogoča njihovo sintezo in shranjevanje. S tem je trikotnik najbolj nestabilen cikloalkin, dekagon pa najbolj stabilen od vseh.

Pravzaprav je ciklooktino (velikost osmerokotnika) najmanjša in najbolj stabilna znana velikost; ostali obstajajo le kot trenutni posredniki pri kemijskih reakcijah.

Nomenklatura

Za imenovanje cikloalkinov je treba uporabiti enake standarde IUPAC kot za cikloalkane in cikloalkene. Edina razlika je v priponi -ico na koncu imena organske spojine.

Glavna veriga je tista, ki ima trojno vez, in se začne oštevilčiti od konca, ki ji je najbližji. Če imate na primer ciklopropan, potem ima trojno vez imenovan ciklopropino (trikotnik na sliki). Če imate na zgornji točki vezano metilno skupino, bo to: 2-metilciklopropino.

Ogljiki RC≡CR imajo že štiri vezi, zato jim primanjkuje vodikov (tako kot pri vseh cikloalkinih na sliki). To se ne zgodi samo, če je trojna vez v končnem položaju, torej na koncu verige (RC≡CH).

Prijave

Cikloalkini niso zelo pogoste spojine, zato tudi ni njihova uporaba. Lahko služijo kot vezivo (skupine, ki se usklajujejo) s prehodnimi kovinami, s čimer ustvarijo neskončnost organometalnih spojin, ki jih je mogoče uporabiti za zelo stroge in posebne namene.

Na splošno so topila v najbolj nasičenih in najbolj stabilnih oblikah. Kadar so sestavljeni iz heterociklov, poleg tega, da imajo notranje C≡CC = CC≡C ciklične enote, se jim zdijo zanimive in obetavne uporabe kot sredstva proti raku; tak primer je z Dinemicinom A. Iz njega so sintetizirane druge spojine s strukturnimi analogijami.

Primeri

Slika prikazuje sedem preprostih cikloalkinov, v katerih skoraj ni ene trojne vezi. Od leve proti desni, z njihovimi imeni so: ciklopropino, trikotnik; ciklobutino, kvadrat; ciklopennt, pentagon; cikloheksin, šesterokotnik; cikloheptin, heptagon; ciklooktino, osmerokotnik; in ciklodecino, dekagon.

Na podlagi teh struktur in nadomeščanja vodikovih atomov nasičenih ogljikov lahko dobimo druge spojine, ki izhajajo iz njih. Lahko se podvržejo oksidacijskim pogojem, da ustvarijo dvojne vezi na drugih straneh ciklov.

Te geometrijske enote so lahko del večje strukture, kar povečuje možnosti za funkcionalizacijo celotnega niza. Na voljo ni veliko primerov cikloalkinov, vsaj ne da bi se poglobili v globoka področja organske sinteze in farmakologije.

Reference

1. Francis A. Carey. Organska kemija. (Šesto izd., Str. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2018). Cikloalkin. Izvedeno iz: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. maj 2013). Poimenovanje organskih spojin. Vzeto iz: 2.chemistry.msu.edu
4. Anorganska kemija. Cikloalkini. Vzeto iz: fullquimica.com
5. Patrizia Diana in Girolamo Cirrincione. (2015). Biosinteza heterociklov od izolacije do genskega grozda. Wiley, stran 181.
6. Zanimiva organska kemija in naravni proizvodi. (2015, 17. april). Cikloalkin. Vzeto iz: quintus.mickel.ch