ЦИКЛОАЛКИНИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ПРИМЕНЕ, ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

У циклоалкин су органска једињења која садрже једну или више троструких веза и цикличну јединицу. Њихове кондензоване молекуларне формуле поштују формулу Ц _н Х _2н-4 . Стога, ако је н једнако 3, онда формула датог цицлоалкине биће Ц ₃ Х ₂ .

На слици испод је приказан низ геометријских ликова, који се заправо састоје од примера циклоалкина. Сваки од њих може се сматрати оксидованијом верзијом одговарајућих циклоалкана (без двоструких или троструких веза). Кад им недостаје хетероатом (О, Н, С, Ф, итд.), Они су само "једноставни" угљоводоници.

Сопствени извор.

Хемија око циклоалкина је веома сложена, а механизми њихових реакција још сложенији. Они представљају полазиште за синтезу многих органских једињења, која са друге стране подлежу могућим применама.

Генерално гледано, врло су реактивни ако нису „искривљени“ или сложени са прелазним металима. Такође, њихове троструке везе могу да се коњугирају са двоструким везама, стварајући цикличне јединице унутар молекула.

Ако то није случај, у својим најједноставнијим структурама они су способни да додају мале молекуле својим троструким везама.

Карактеристике циклоалкина

Аполарност и трострука веза

За циклоалкине је карактеристично да су аполарни молекули, и према томе, хидрофобни. Ово се може променити ако у својим структурама имају неки хетероатом или функционалну групу која им даје значајан диполни тренутак; као што се догађа у троструко повезаним хетероциклима

Али шта је трострука веза? Они нису више од три истовремене интеракције између два сп хибридизирана атома угљеника. Једна веза је једноставна (σ), а остале две π, окомито једна на другу. Оба атома угљеника имају слободну спб орбиталу за везање са другим атомима (РЦ≡ЦР).

Ове хибридне орбитале имају 50% с и 50% п карактер. Будући да су с орбитале продирније од п орбитала, ова чињеница чини два угљеника троструке везе киселијима (акцептори електрона) од угљених алкана или алкена.

Из тог разлога трострука веза (≡) представља специфичну тачку за додавање врста давалаца електрона, формирајући појединачне везе.

То резултира прекидом једне од π веза, која постаје двострука веза (Ц = Ц). Додавање се наставља све док Р ₄ Ц-ЦР ₄ се добија, односно потпуно засићени угљеника.

Наведено се такође може објаснити на овај начин: трострука веза је двострука засићеност.

Међумолекуларне снаге

Молекули циклоалкина узајамно делују путем сила расипања или лондонских сила и интеракцијама типа π-π. Ове интеракције су слабе, али како се величина циклуса повећава (као и последња три на десној страни слике), они успевају да формирају чврсте материје на собној температури и притиску.

Угаони стрес

Везе у трострукој вези налазе се на истој равнини и линији. Дакле, -Ц≡Ц- има линеарну геометрију, са орбиталама сп око 180º.

То има озбиљне последице на стереохемијску стабилност циклоалкина. Потребно је много енергије да се „савије“ сп орбитала, јер оне нису флексибилне.

Што је циклоалкин мањи, то се више мора орбитала савити да би се омогућило његово физичко постојање. Анализирајући слику, може се приметити, са леве на десно, да је у троуглу угао везе према странама троструке везе врло изражен; док су у декагону мање нагли.

Што је већи циклоалкин, ближи се угао везе сп орбитале приближава идеалним 180 °. Супротно се дешава када су мањи, присиљавају их да се сагну и стварају угаони напон у њима, дестабилишујући циклоалкин.

Дакле, већи циклоалкини имају нижи кутни напон, што омогућава њихову синтезу и складиштење. Са овим је троугао најнестабилнији циклоалкин, а декагон најстабилнији од свих.

Заправо, циклооктино (онај осмерокута) је најмања и најстабилнија позната величина; остали постоје само као тренутни посредници у хемијским реакцијама.

Номенклатура

За именовање циклоалкина морају се применити исти ИУПАЦ стандарди као за циклоалкане и циклоалкене. Једина разлика лежи у суфиксу -ицо на крају назива органског једињења.

Главни ланац је онај који има троструку везу и почиње да се броји од краја најближег. Ако имате на пример циклопропан, тада трострука веза називаће се циклопропино (троугао на слици). Ако имате метилну групу везану за горњи врх, тада ће то бити: 2-метилциклопропино.

Угљеници РЦ≡ЦР-а већ имају своје четири везе, па му недостају водони (као што је случај са свим циклоалкинима на слици). То се не дешава само ако је трострука веза у крајњем положају, то јест на крају ланца (РЦ≡ЦХ).

Апликације

Циклоалкини нису веома честа једињења, па ни њихова примена. Они могу служити као везиво (групе које координирају) за прелазне метале, стварајући тако бесконачност органометалних једињења која се могу користити за веома ригорозне и специфичне намене.

Они су углавном растварачи у својим најзасићенијим и најстабилнијим облицима. Када се састоје од хетероцикла, поред тога што имају унутрашње Ц≡ЦЦ = ЦЦ≡Ц цикличне јединице, они проналазе занимљиве и обећавајуће намене као лекове против рака; такав је случај са Динемицином А. Из њега су синтетизована друга једињења са структурним аналогијама.

Примери

Слика приказује седам једноставних циклоалкина у којима једва да постоји једна трострука веза. Лево надесно, са њиховим именима налазе се: циклопропино, троугао; циклобутино, трг; циклопентин, пентагон; циклохексин, шестерокут; циклохептин, хептагон; циклооктино, осмерокут; и циклодецино, декагон.

На основу ових структура и супституисањем водоничних атома засићених угљеника могу се добити друга једињења изведена из њих. Такође се могу подвргнути оксидативним условима да би се створиле двоструке везе на другим странама циклуса.

Ове геометријске јединице могу бити део веће структуре, повећавајући шансе за функционализацију целог скупа. Нема много примера циклоалкена, барем не без урањања у дубоке области органске синтезе и фармакологије.

Референце

1. Францис А. Цареи. Органска хемија. (Шесто издање, стр. 372, 375). Мц Грав Хилл.
2. Википедиа. (2018). Циклоалкин. Преузето са: ен.википедиа.орг
3. Виллиам Реусцх. (5. мај 2013.). Именовање органских једињења. Преузето са: 2.цхемистри.мсу.еду
4. Неорганска хемија. Циклоалкини. Преузето са: фуллкуимица.цом
5. Патризиа Диана и Гироламо Цирринционе. (2015). Биосинтеза хетероцикла од изолације до генског кластера. Вилеи, страна 181.
6. Занимљива органска хемија и природни производи. (2015., 17. априла). Циклоалкин. Преузето са: куинтус.мицкел.цх