SYKLOALKINER: KJENNETEGN, ANVENDELSER, EKSEMPLER - KJEMI - 2026

De cycloalkynes er organiske forbindelser som inneholder en eller flere trippelbindinger og en syklisk enhet. Deres kondenserte molekylformler overholder formelen C _n H _2n-4 . Således, når n er lik 3, og formelen for nevnte cycloalkine være C ₃ H ₂ .

En serie geometriske figurer er illustrert på bildet nedenfor, men de består faktisk av eksempler på cykloalkiner. Hver av dem kan betraktes som en mer oksidert versjon av de respektive cycloalkanes (uten dobbelt- eller trippelbindinger). Når de mangler et heteroatom (O, N, S, F, etc.), er de bare "enkle" hydrokarboner.

Egen kilde.

Kjemien rundt sykloalkiner er veldig kompleks, og mekanismene bak reaksjonene deres er enda mer sammensatte. De representerer et utgangspunkt for syntesen av mange organiske forbindelser, som igjen er underlagt mulige anvendelser.

Generelt sett er de veldig reaktive med mindre de er "forvrengt" eller kompleksbundet med overgangsmetaller. Trippelbindingen deres kan også konjugeres med dobbeltbindinger, og skaper sykliske enheter i molekyler.

Hvis dette ikke er tilfelle, er de i deres enkleste strukturer i stand til å legge små molekyler til sine trippelbindinger.

Kjennetegn på sykloalkiner

Apolaritet og trippelbåndet

Sykloalkiner kjennetegnes ved å være apolare molekyler, og derfor hydrofobe. Dette kan endre seg hvis de i noen strukturer har en eller annen heteroatom- eller funksjonsgruppe som gir dem et betydelig dipoløyeblikk; som forekommer i trippelbundne heterocykler.

Men hva er et trippelbånd? De er ikke mer enn tre samtidige interaksjoner mellom to sp-hybridiserte karbonatomer. Den ene bindingen er enkel (σ), og den andre to π, vinkelrett på hverandre. Begge karbonatomer har en fri sp orbital til å binde seg til andre atomer (RC≡CR).

Disse hybrid orbitals har 50% s karakter og 50% p karakter. Fordi s orbitalene er mer gjennomtrengende enn p, gjør dette faktum de to karbonene i trippelbindingen surere (elektronakseptorer) enn karbonene i alkaner eller alkener.

Av denne grunn representerer trippelbindingen (≡) et spesifikt punkt for elektrondonorarter å legge til den og danne enkeltbindinger.

Dette resulterer i at brudd på en av π-bindingene blir dobbeltbinding (C = C). Tilsetningen fortsetter inntil R ₄ C-CR ₄ er oppnådd, det vil si helt mettet karbonatomer.

Ovennevnte kan også forklares på denne måten: trippelbindingen er en dobbel umettelse.

Intermolekylære krefter

Sykloalkinmolekyler samvirker gjennom spredningskrefter eller London-krefter og ved interaksjoner av typen π-π. Disse samhandlingene er svake, men når størrelsen på syklusene øker (som de tre siste på høyre side av bildet), klarer de å danne faste stoffer ved romtemperatur og trykk.

Kantet stress

Bindingene i trippelbindingen er plassert på samme plan og en linje. Derfor har -C≡C- en lineær geometri, med sp-bane omtrent 180 apart fra hverandre.

Dette har en alvorlig implikasjon på den stereokjemiske stabiliteten til cykloalkiner. Det tar mye energi å "bøye" sp orbitalene siden de ikke er fleksible.

Jo mindre cykloalkin, desto mer må sp orbitalene bøye seg for å tillate dens fysiske eksistens. Ved å analysere bildet kan det merkes, fra venstre mot høyre, at vinkelen på bindene til sidene av trippelbindingen i trekanten er veldig uttalt; mens de i decagon er mindre brå.

Jo større cykloalkin, desto nærmere nærmer bindingsvinkelen til sp-orbitalen seg det ideelle 180º. Det motsatte oppstår når de er mindre, og tvinger dem til å bøye seg og skaper en vinkelspenning i dem, destabiliserer cykloalkinet.

Dermed har de større cykloalkinene lavere vinkelspenning, noe som muliggjør syntese og lagring. Med dette er trekanten den mest ustabile cykloalkinen, og dekagon den mest stabile av dem alle.

Egentlig er cyclooctino (octagon) den minste og mest stabile kjente størrelsen; de andre eksisterer bare som midlertidige mellommenn i kjemiske reaksjoner.

nomenklatur

De samme IUPAC-standardene som for cycloalkanes og cycloalkenes må brukes for navngiving av cycloalkines. Den eneste forskjellen ligger i suffikset -ico på slutten av navnet på den organiske forbindelsen.

Hovedkjeden er en som har trippelbindingen, og begynner å bli nummerert fra enden nærmest. Hvis du for eksempel har cyclopropan, vil det å ha en trippelbinding kalles cyclopropino (trekanten på bildet). Hvis du har en metylgruppe knyttet til toppunktet, vil det være: 2-metylcyklopropino.

Karbonatene i RC≡CR har allerede sine fire bindinger, så det mangler hydrogener (som tilfellet er med alle sykloalkiner på bildet). Dette skjer ikke bare hvis trippelbindingen er i en terminalstilling, det vil si i enden av en kjede (RC≡CH).

applikasjoner

Sykloalkiner er ikke veldig vanlige forbindelser, så det er heller ikke deres anvendelser. De kan tjene som bindemidler (grupper som koordinerer) til overgangsmetaller, og dermed skape en uendelig mengde organometalliske forbindelser som kan brukes til veldig streng og spesifikk bruk.

De er vanligvis løsningsmidler i sine mest mettede og stabile former. Når de består av heterocykluser, i tillegg til å ha interne C≡CC = CC≡C-sykliske enheter, finner de interessante og lovende bruksområder som kreft mot kreft; slik er tilfellet Dinemycin A. Andre forbindelser med strukturelle analogier er blitt syntetisert fra det.

eksempler

Bildet viser syv enkle cykloalkiner, der det knapt er en trippelbinding. Fra venstre til høyre, med sine respektive navn, er det: cyclopropino, trekanten; cyclobutino, torget; cyklopentin, femkant; sykloheksin, hexagon; cycloheptin, heptagon; cyclooctino, åttekanten; og cyclodecino, dekagon.

Basert på disse strukturene og substituert hydrogenatomer i de mettede karbonatomer, kan andre forbindelser avledet fra dem oppnås. De kan også bli utsatt for oksidative forhold for å generere dobbeltbindinger på andre sider av syklusene.

Disse geometriske enhetene kan være en del av en større struktur, noe som øker sjansene for å funksjonalisere hele settet. Ikke mange eksempler på cykloalkyner er tilgjengelige, i alle fall ikke uten å gå i dybden av organisk syntese og farmakologi.

referanser

1. Francis A. Carey. Organisk kjemi. (Sjette utg., S. 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Hentet fra: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5. mai 2013). Navngivelse av organiske forbindelser. Hentet fra: 2.chemistry.msu.edu
4. Uorganisk kjemi. Cycloalkines. Hentet fra: fullquimica.com
5. Patrizia Diana og Girolamo Cirrincione. (2015). Biosyntese av heterocykler fra isolasjon til genklynge. Wiley, side 181.
6. Interessant organisk kjemi og naturlige produkter. (2015, 17. april). Cycloalkynes. Hentet fra: quintus.mickel.ch