CIKLOALKINI: KARAKTERISTIKE, PRIMJENE, PRIMJERI - KEMIJA - 2026

A cycloalkynes su organski spojevi koji sadrže jednu ili više trostrukih veza i cikličku jedinica. Njihove kondenzirane molekularne formule podliježu formuli C _n H _2n-4. Tako, ako je n jednak 3, tada formula navedenog cycloalkine biti C ₃ H ₂.

Na nižoj slici prikazan je niz geometrijskih figura, ali oni se zapravo sastoje od primjera cikloalkina. Svaki se od njih može smatrati oksidiranijom verzijom pojedinih cikloalkana (bez dvostrukih ili trostrukih veza). Kad im nedostaje heteroatom (O, N, S, F, itd.), To su samo "jednostavni" ugljikovodici.

Vlastiti izvor.

Kemija oko cikloalkina vrlo je složena, a mehanizmi njihovih reakcija još složeniji. Oni predstavljaju polazište za sintezu mnogih organskih spojeva, koji su zauzvrat podložni mogućoj primjeni.

Općenito govoreći, vrlo su reaktivni ako nisu "iskrivljeni" ili složeni s prijelaznim metalima. Također, njihove trostruke veze mogu se konjugirati s dvostrukim vezama, stvarajući cikličke jedinice unutar molekula.

Ako to nije slučaj, u svojim najjednostavnijim strukturama oni su sposobni dodati male molekule svojim trostrukim vezama.

Karakteristike cikloalkina

Apolarnost i trostruka veza

Za cikloalkine je karakteristično da su apolarne molekule, i prema tome, hidrofobne. To se može promijeniti ako u svojim strukturama imaju neki heteroatom ili funkcionalnu skupinu koja im daje značajan dipolni trenutak; kao što se događa u trocikloidnim heterociklima.

Ali što je trostruka veza? Oni nisu više od tri istodobne interakcije između dva sp hibridizirana atoma ugljika. Jedna je veza jednostavna (σ), a ostale dvije π, okomite jedna na drugu. Oba atoma ugljika imaju slobodnu sp orbitalu za vezanje s drugim atomima (RC≡CR).

Ove hibridne orbitale imaju 50% s i 50% p karakter. Budući da su s orbitale prodirnije od p, ta činjenica čini dva ugljika trostruke veze kiselijima (akceptori elektrona) od ugljika alkana ili alkena.

Iz tog razloga, trostruka veza (≡) predstavlja specifičnu točku na koju se vrste donora elektrona mogu dodati, formirajući pojedinačne veze.

To dovodi do pucanja jedne od π veza, koja postaje dvostruka veza (C = C). Dodavanje nastavlja dok R ₄ C-CR ₄ dobije se, dakle, potpuno zasićen ugljika.

Navedeno se također može objasniti na ovaj način: trostruka veza dvostruka je nezasićenost.

Intermolekularne sile

Molekule cikloalkina uzajamno djeluju putem sila raspršivanja ili londonskih sila i interakcijama tipa π-π. Te su interakcije slabe, ali kako se veličina ciklusa povećava (poput posljednja tri na desnoj strani slike), oni uspijevaju formirati krute tvari na sobnoj temperaturi i tlaku.

Kutni stres

Veze u trostrukoj vezi nalaze se na istoj ravnini i liniji. Dakle, -C≡C- ima linearnu geometriju, s orbitalama sp oko 180º.

To ima ozbiljne posljedice na stereokemijsku stabilnost cikloalkina. Potrebno je puno energije da se "savije" sp orbitala jer nisu fleksibilne.

Što je cikloalkin manji, to se više mora orbitala savijati da bi se omogućilo njegovo fizičko postojanje. Analizirajući sliku, može se primijetiti, s lijeva na desno, da je u trokutu kut veze prema stranama trostruke veze vrlo izražen; dok su u dekagonu manje nagli.

Što je cikloalkin veći, to je bliži kut veze sp orbitale idealnih 180 °. Suprotno se događa kada su manji, prisiljavaju ih da se sagnu i stvaraju ugaoni napon u njima, destabilizirajući cikloalkin.

Dakle, veći cikloalkini imaju niži kutni napon, što omogućava njihovu sintezu i skladištenje. Uz to je trokut najnestabilniji cikloalkin, a dekagon najstabilniji od svih.

Zapravo je ciklooktino (onaj osmerokuta) najmanja i najstabilnija poznata veličina; ostali postoje samo kao posredni posrednici u kemijskim reakcijama.

Nomenklatura

Za imenovanje cikloalkina moraju se primijeniti isti IUPAC standardi kao za cikloalkane i cikloalkene. Jedina razlika leži u sufiksu -ico na kraju naziva organskog spoja.

Glavni lanac je onaj koji ima trostruku vezu, a počinje se numerirati s kraja koji mu je najbliži. Ako imate, na primjer, ciklopropan, tada trostruka veza naziva se ciklopropino (trokut na slici). Ako imate gornju kralježnicu metilnu skupinu, tada će to biti: 2-metilciklopropino.

Ugljikovi RC≡CR već imaju svoje četiri veze, pa im nedostaje vodika (kao što je slučaj sa svim cikloalkinima na slici). To se ne događa samo ako je trostruka veza u krajnjem položaju, to jest na kraju lanca (RC≡CH).

Prijave

Cikloalkini nisu vrlo uobičajeni spojevi, pa ni njihova primjena. Oni mogu poslužiti kao vezivna sredstva (skupine koje koordiniraju) za prijelazne metale, stvarajući tako beskonačnost organometalnih spojeva koji se mogu koristiti za vrlo stroge i posebne namjene.

Oni su uglavnom otapala u svojim najzasićenijim i najstabilnijim oblicima. Kad se sastoje od heterocikla, osim što imaju unutarnje C≡CC = CC≡C cikličke jedinice, oni pronalaze zanimljive i obećavajuće uporabe kao lijekove protiv raka; takav je slučaj s Dinemicinom A. Iz njega su sintetirani drugi spojevi sa strukturnim analogijama.

Primjeri

Slika prikazuje sedam jednostavnih cikloalkina u kojima jedva da postoji jedna trostruka veza. S lijeva na desno, s njihovim imenima nalaze se: ciklopropino, trokut; cyclobutino, trg; ciklopentin, pentagon; cikloheksin, šesterokut; cikloheptin, heptagon; ciklooktino, osmerokut; i ciklodecino, dekagon.

Na temelju tih struktura i supstituiranja vodikovih atoma zasićenih ugljika mogu se dobiti drugi spojevi izvedeni iz njih. Također se mogu podvrgnuti oksidacijskim uvjetima kako bi stvorili dvostruke veze s druge strane ciklusa.

Ove geometrijske jedinice mogu biti dio veće strukture, povećavajući šanse za funkcionalizaciju cijelog skupa. Nema mnogo primjera cikloalkina, barem ne bez uranjanja u duboka carstva organske sinteze i farmakologije.

Reference

1. Francis A. Carey. Organska kemija. (Šesto izd., Str. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018.). Cycloalkyne. Preuzeto sa: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. svibnja 2013.). Imenovanje organskih spojeva. Preuzeto iz: 2.chemistry.msu.edu
4. Neorganska kemija. Cycloalkines. Preuzeto sa: fullquimica.com
5. Patrizia Diana i Girolamo Cirrincione. (2015). Biosinteza heterocikla od izolacije do genskog klastera. Wiley, stranica 181.
6. Zanimljiva organska kemija i prirodni proizvodi. (2015., 17. travnja). Cycloalkynes. Preuzeto iz: quintus.mickel.ch