Sykloalkyner: egenskaper, nomenklatur, anvendelser, eksempler

Sykloalkyner er organiske forbindelser, som har en eller flere trippelbindinger og en syklisk enhet. Dens kondenserte molekylære formler adlyder formelen _CnH2n-4 . Således, hvis n er lik 3, vil formelen av nevnte cykloalkyn være C3H2.

I det nedre bildet er en serie geometriske figurer illustrert, men i virkeligheten består de av eksempler på cykloalkyner. Hver av dem kan betraktes som en mer oksidert versjon av de respektive cycloalkaner (uten dobbelt eller tredoblet bindinger). Når de mangler et heteroatom (O, N, S, F, etc.), er de bare "enkle" hydrokarboner.

Kjemien rundt cycloalkiner er svært kompleks, og enda mer er mekanismene bak deres reaksjoner. De representerer et utgangspunkt for syntesen av mange organiske forbindelser, som igjen er gjenstand for mulige anvendelser.

Generelt sett er de svært reaktive med mindre de "forvrenger" eller danner komplekser med overgangsmetaller. På samme måte kan dens trippelkoblinger bli konjugert med dobbeltbindinger, og skaper sykliske enheter i molekylene.

Hvis ikke, i deres enkleste strukturer, kan de legge til små molekyler til deres tredobbelte bindinger.

Egenskaper for cykloalkyner

Apolaritet og trippelbonden

Sykloalkyner er karakterisert ved å være apolære molekyler, og derfor hydrofobe. Dette kan endres hvis de i sin struktur har noe heteroatom eller funksjonell gruppe som gir et betydelig dipolmoment; som det skjer i heterocykler med trippelbindinger.

Men hva er en trippelkobling? De er bare tre samtidige interaksjoner mellom to karbonatomer med sp hybridisering. En kobling er enkel (σ), og de andre to π, vinkelrett på hverandre. Begge karbonatomer har en fri sp orbital for å binde til andre atomer (RC≡CR).

Disse hybridorbitaler har 50% karakter og 50% p karakter. Fordi orbitalene er mer gjennomtrengende enn orbitalerne, gjør dette faktum de to karbonatomene i trippelbindingen surere (elektronacceptorer) enn karbonene i alkanene eller alkenene.

Av denne grunn representerer triplebindinget (≡) et spesifikt punkt for elektrondonerende arter som skal legges til det danner enkle bindinger.

Dette resulterer i brudd på en av bindingene π, blir et dobbeltbinding (C = C). Tillegget fortsetter til R ₄ C-CR ₄ er oppnådd, det vil si fullt mettede karboner.

Ovennevnte kan også forklares på denne måten: Den tredobbelte bindingen er en dobbelt umettethet.

Intermolekylære krefter

Sykloalkynmolekyler interagerer med dispersjonskrefter eller London-krefter og ved interaksjoner av π-π-typen. Disse interaksjonene er svake, men når størrelsen på syklusene øker (som de siste tre på høyre side av bildet), klarer de å danne faste stoffer ved romtemperatur og trykk.

Vinkelspenning

Lenkene i trippelkoblingen er plassert i samme plan og en linje. Derfor har -C≡C- en lineær geometri, med sp orbitaler ca 180º fra hverandre.

Dette har en alvorlig implikasjon i den stereokjemiske stabiliteten til cykloalkynene. Det krever mye energi å "bøye" sp orbitals siden de ikke er fleksible.

Jo mindre cycloalkinen, jo mer sp orbitalene må bøyes for å tillate den fysiske eksistensen av den. Ved å analysere bildet kan det legges merke til, fra venstre til høyre, at i trekant er vinkelen til koblingene til sidene av trippelbindingen meget uttalt; mens de er mindre plutselige i decagonen.

Ettersom cykloalkinen er større, er vinkelen av koblingene til sp orbitalene til den ideelle 180º nærmere. Det motsatte skjer når de er mindre, noe som tvinger dem til å bøye og skape en vinkelspenning i dem, destabiliserer cycloalkynen.

De større cycloalkiner har således lavere vinkelspenning, noe som muliggjør syntese og lagring. Med dette er trekanten den mest ustabile cycloalkinen, og decagon er den mest stabile av dem alle.

Faktisk er cyklookokinet (oktagonen) den minste stabile kjent; de andre eksisterer bare som øyeblikkelige mellommenn i kjemiske reaksjoner.

nomenklatur

For å kunne nevne cycloalkyner, må de samme regler som reguleres av IUPAC som for cycloalkaner og cykloalkener. Den eneste forskjellen ligger i suffikset -ico på slutten av navnet på den organiske forbindelsen.

Hovedkjeden er en som har triplebonden, og begynner å regne fra slutten nærmest den. Hvis du for eksempel har syklopropan, vil du ha en trippelbinding kalles cyklopropin (trekant av bildet). Hvis en metylgruppe er koblet på toppunktet, vil det være: 2-metylcyklopropin.

RC≡CR-karbonene har allerede sine fire bindinger, så det mangler hydrogener (som med alle cycloalkynene i bildet). Dette skjer ikke bare dersom trippelbindingen er i en terminalposisjon, det vil si på enden av en kjede (RC = CH).

søknader

Sykloalkiner er ikke veldig vanlige forbindelser, så det er heller ikke deres anvendelser. De kan tjene som bindemidler (grupper som koordinerer) til overgangsmetallene, og danner dermed en uendelig organometalliske forbindelser som kan brukes til svært strenge og spesifikke bruksområder.

De er vanligvis løsningsmidler i sine mest mettede og stabile former. Når de består av heterocykler, i tillegg til at de har sykliske enheter C≡CC = CC≡C intern, finner de interessante og lovende bruksområder som anticancer medisiner; Slik er tilfellet med Dinemicin A. Av det har andre forbindelser blitt syntetisert med strukturelle analogier.

eksempler

Bildet viser syv enkle cycloalkyner, der det knapt er en trippelbinding. Fra venstre til høyre, med deres respektive navn er: cyclopropino, trekanten; Cyclobutin, torget; cyklopentin, pentagon; cykloheksin, sekskanten; cycloheptin, heptagonen; Syklooksetin, ottekantet; og cyklodecin, dekagon.

Basert på disse strukturer og erstatning av hydrogenatomer i de mettede karboner, kan andre forbindelser som dannes av disse, oppnås. De kan også gjennomgå oksidative forhold for å generere dobbeltbindinger på andre sider av syklusene.

Disse geometriske enhetene kan være en del av en større struktur, og øker sannsynlighetene for funksjonalisering av hele. Det finnes ikke mange eksempler på cykloalkyner tilgjengelig, i hvert fall ikke uten å fordyre dybden av organisk syntese og farmakologi.