Cycloalkines kenmerken, nomenclatuur, toepassingen, voorbeelden

de cycloalkynen het zijn organische verbindingen, die een of meer drievoudige bindingen en een cyclische eenheid hebben. De gecondenseerde moleculaire formules voldoen aan de formule C_nH_2n-4. Dus als n gelijk is aan 3, dan is de formule van genoemde cycloalkyn C₃H₂.

In het onderste beeld wordt een reeks geometrische figuren geïllustreerd, maar in werkelijkheid bestaan ​​ze uit voorbeelden van cycloalkynen. Elk van hen kan worden beschouwd als een meer geoxideerde versie van de respectievelijke cycloalkanen (zonder dubbele of drievoudige bindingen). Wanneer ze een heteroatoom missen (O, N, S, F, etc.), zijn het slechts "eenvoudige" koolwaterstoffen.

De chemie rond cycloalkines is erg complex, en nog meer de mechanismen achter hun reacties. Ze vormen een startpunt voor de synthese van veel organische verbindingen, die op hun beurt worden onderworpen aan mogelijke toepassingen.

In algemene termen zijn ze zeer reactief, tenzij ze "vervormd" zijn of complex zijn met overgangsmetalen. Evenzo kunnen de drievoudige bindingen worden geconjugeerd met dubbele bindingen, waardoor cyclische eenheden in de moleculen worden gevormd.

Zo niet, dan kunnen ze in hun eenvoudigste structuren kleine moleculen aan hun drievoudige obligaties toevoegen.

index

• 1 Karakteristieken van cycloalkynen
  • 1.1 Apolariteit en de drievoudige band
  • 1.2 Intermoleculaire krachten
  • 1.3 Hoekspanning
• 2 Nomenclatuur
• 3 toepassingen
• 4 voorbeelden
• 5 Referenties

Kenmerken van cycloalkynes

Apolariteit en de drievoudige band

Cycloalkynen worden gekenmerkt door apolaire moleculen en daarom hydrofoob. Dit kan veranderen als ze in hun structuren een heteroatoom of functionele groep hebben die een aanzienlijk dipoolmoment oplevert; zoals het gebeurt in heterocycli met drievoudige bindingen.

Maar wat is een drievoudige link? Het zijn slechts drie gelijktijdige interacties tussen twee koolstofatomen met sp-hybridisatie. Eén link is eenvoudig (σ) en de andere twee π, loodrecht op elkaar. Beide koolstofatomen hebben een vrije sp-orbitaal om aan andere atomen te binden (R-C≡C-R).

Deze hybride orbitalen 50% karakter s en 50% p karakter. Omdat de orbitalen indringender zijn dan de orbitalen, maakt dit feit de twee koolstofatomen van de drievoudige binding zuurder (elektronacceptoren) dan de koolstofatomen van de alkanen of alkenen.

Om deze reden vertegenwoordigt de drievoudige binding (≡) een specifiek punt voor het toevoegen van elektronendonerende soorten aan het vormen van eenvoudige verbindingen.

Dit resulteert in het verbreken van een van de bindingen π en wordt een dubbele binding (C = C). De toevoeging gaat door totdat R is verkregen₄C-CR₄, dat wil zeggen volledig verzadigde koolstoffen.

Het bovenstaande kan ook op deze manier worden uitgelegd: de drievoudige binding is een dubbele onverzadiging.

Intermoleculaire krachten

Cycloalkynen moleculen interageren met dispersiekrachten of London krachten en interacties π-π type. Deze interacties zijn zwak, maar de grootte van de cycli (de laatste drie van de rechterzijde van het beeld), zij geen vaste stoffen bij kamertemperatuur en omgevingsdruk vormen.

Hoekspanning

De koppelingen in de drievoudige link bevinden zich op hetzelfde vlak en één regel. Daarom heeft -C≡C- een lineaire geometrie, met sp-orbitalen van ongeveer 180º uit elkaar.

Dit heeft een ernstige implicatie voor de stereochemische stabiliteit van de cycloalkynen. Het kost veel energie om de sporbitalen te "buigen", omdat ze niet flexibel zijn.

Hoe kleiner het cycloalkine, hoe meer de sp-orbitalen gebogen moeten worden om het fysieke bestaan ​​ervan mogelijk te maken. Bij analyse van het beeld kan van links naar rechts worden opgemerkt dat in de driehoek de hoek van de schakels aan de zijkanten van de drievoudige binding zeer uitgesproken is; terwijl ze in het decagon minder abrupt zijn.

Naarmate het cycloalkine groter is, is de hoek van de verbindingen van de sp-orbitalen met de ideale 180º dichterbij. Het tegenovergestelde treedt op als ze kleiner zijn, waardoor ze gedwongen worden om te buigen en een te maken hoekspanning in hen, destabiliserend cycloalkine.

Aldus hebben de grotere cycloalkinen een lagere hoekspanning, wat hun synthese en opslag mogelijk maakt. Hiermee is de driehoek de meest onstabiele cycloalkine en het decagon de meest stabiele van allemaal.

Feitelijk is het cyclooctin (de octagon) de kleinste stabiele bekend; anderen bestaan ​​alleen als tijdelijke tussenpersonen in chemische reacties.

nomenclatuur

Om cycloalkynen een naam te geven, moeten dezelfde regels die door IUPAC worden beheerst als voor cycloalkanen en cycloalkenen worden toegepast. Het enige verschil ligt in het achtervoegsel -ico aan het einde van de naam van de organische verbinding.

De hoofdketen is er een die de drievoudige band heeft en begint te tellen vanaf het einde dat het dichtst bij is. Als u bijvoorbeeld cyclopropaan heeft, wordt het hebben van een drievoudige binding cyclopropine genoemd (de driehoek van de afbeelding). Als een methylgroep aan de topvertex is gekoppeld, is het: 2-methylcyclopropaan.

De koolstoffen van de R-C≡C-R hebben al hun vier bindingen, dus het mist waterstofatomen (zoals gebeurt met alle cycloalkynes in het beeld). Dit gebeurt niet alleen als de drievoudige binding zich in een eindpositie bevindt, dat wil zeggen aan het einde van een keten (R-C≡C-H).

toepassingen

De cycloalkynen verbindingen zijn niet erg gebruikelijk, dus evenmin als hun toepassingen. Ze kunnen dienen als bindmiddelen (groepen die op elkaar zijn afgestemd) voor de overgangsmetalen, waardoor een oneindigheid van organometallische verbindingen wordt gecreëerd die kunnen worden gebruikt voor zeer rigoureuze en specifieke toepassingen.

Ze zijn meestal oplosmiddel in zijn meest verzadigde en stabiele vormen. Wanneer heteroringen omvatten, naast zich herhalende eenheden C = C-C = C-C = C interne interessante en veelbelovende toepassingen antikanker geneesmiddelen; zo is het geval van Dinemycine A. Daaruit zijn andere verbindingen gesynthetiseerd met structurele analogieën.

Voorbeelden

De afbeelding toont zeven eenvoudige cycloalkynes, waarin er nauwelijks een drievoudige binding is. Van links naar rechts, met hun respectievelijke namen: cyclopropino, de driehoek; Cyclobutin, het plein; cyclopentine, de vijfhoek; cyclohexine, de zeshoek; cycloheptine, de zevenhoek; Cyclooctin, de achthoek; en cyclodecine, het decagon.

Op basis van deze structuren en ter vervanging van de waterstofatomen van de verzadigde koolstofatomen, kunnen andere daarvan afgeleide verbindingen worden verkregen. Ze kunnen ook oxidatieve omstandigheden ondergaan om dubbele bindingen te genereren in andere zijden van de cycli.

Deze geometrische eenheden kunnen deel uitmaken van een grotere structuur, waardoor de kansen op functionalisering van het geheel toenemen. Er zijn niet veel voorbeelden van cycloalkynen beschikbaar, tenminste niet zonder de diepten van organische synthese en farmacologie te verdiepen.

referenties

1. Francis A. Carey. Organische chemie (Zesde editie., P 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyn. Genomen uit: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (05 mei 2013). Organische verbindingen benoemen. Genomen uit: 2.chemistry.msu.edu
4. Anorganische chemie Cycloalkynen. Genomen uit: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biosynthese van heterocycles van isolatie tot gencluster. Wiley, pagina 181.
6. Interessante organische chemie en natuurlijke producten. (17 april 2015). Cycloalkynen. Overgenomen uit: quintus.mickel.ch