Caratteristiche delle cicloalconiche, nomenclatura, applicazioni, esempi

il cicloalchini sono composti organici, che hanno uno o più tripli legami e un'unità cicliche. Le sue formule molecolari condensate obbediscono alla formula C_nH_2n-4. Quindi, se n è uguale a 3, allora la formula di detto cicloalchino sarà C₃H₂.

Nell'immagine inferiore è illustrata una serie di figure geometriche, ma in realtà consistono in esempi di cicloalchini. Ciascuno di essi può essere considerato come una versione più ossidata dei rispettivi cicloalcani (senza doppio o triplo legame). Quando mancano di un eteroatomo (O, N, S, F, ecc.), Sono solo idrocarburi "semplici".

La chimica attorno ai cicloalchini è molto complessa, e ancora di più sono i meccanismi dietro le loro reazioni. Rappresentano un punto di partenza per la sintesi di molti composti organici, che a loro volta sono soggetti a possibili applicazioni.

In termini generali, sono molto reattivi a meno che non "distorcano" o formino complessi con metalli di transizione. Allo stesso modo, i suoi tripli legami possono essere coniugati con doppi legami, creando unità cicliche all'interno delle molecole.

Altrimenti, nelle loro strutture più semplici sono in grado di aggiungere piccole molecole ai loro tripli legami.

indice

• 1 Caratteristiche dei cicloalchini
  • 1.1 Apolarità e triplo legame
  • 1.2 Forze intermolecolari
  • 1.3 Tensione angolare
• 2 Nomenclatura
• 3 applicazioni
• 4 esempi
• 5 riferimenti

Caratteristiche dei cicloalchini

Apolarità e triplo legame

I cicloalchini sono caratterizzati dall'essere molecole apolari e quindi idrofobiche. Questo può cambiare se nelle loro strutture hanno qualche gruppo eteroatomo o funzionale che conferisce un notevole momento di dipolo; come accade negli eterocicli con tripli legami.

Ma cos'è un triplo link? Sono solo tre interazioni simultanee tra due atomi di carbonio con ibridazione sp. Un link è semplice (σ) e gli altri due π, perpendicolari tra loro. Entrambi gli atomi di carbonio hanno un orbitale sp libero per legarsi ad altri atomi (R-C≡C-R).

Questi orbitali ibridi hanno il 50% di carattere e il 50% di carattere p. Perché s orbitali sono più penetrante p, questo fatto rende il triplo legame carbonio due più acido (accettori di elettroni) che carboni alcani o alcheni di.

Per questo motivo il triplo legame (≡) rappresenta un punto specifico per le specie donatrici di elettroni da aggiungere ad esso formando semplici legami.

Ciò si traduce nella rottura di uno dei legami π, diventando un doppio legame (C = C). L'aggiunta continua finché non si ottiene R₄C-CR₄cioè carboni completamente saturi.

Quanto sopra può anche essere spiegato in questo modo: il triplo legame è una doppia insaturazione.

Forze intermolecolari

Le molecole di cicloalchine interagiscono per forze di dispersione o forze di Londra e per interazioni del tipo π-π. Queste interazioni sono deboli, ma con l'aumentare delle dimensioni dei cicli (come gli ultimi tre sul lato destro dell'immagine), riescono a formare solidi a temperatura e pressione ambiente.

Tensione angolare

I collegamenti nel collegamento triplo si trovano sullo stesso piano e su una riga. Pertanto, -C≡C- ha una geometria lineare, con sp orbitali a circa 180º di distanza.

Ciò ha implicazioni serie nella stabilità stereochimica dei cicloalcini. Ci vuole molta energia per "piegare" gli orbitali dello sp perché non sono flessibili.

Più piccola è la cicloalchina, più gli orbitali dello SP devono essere piegati per consentire l'esistenza fisica di esso. Analizzando l'immagine, si può notare, da sinistra a destra, che nel triangolo l'angolo dei collegamenti ai lati del triplo legame è molto pronunciato; mentre nel decagono sono meno bruschi.

Poiché la cicloalchina è più grande, l'angolo dei collegamenti degli orbitali dello sp per il 180º ideale è più vicino. Il contrario si verifica quando sono più piccoli, costringendoli a piegarsi ea creare a tensione angolare in loro, destabilizzando la cicloalchina.

Pertanto, i cicloalchini più grandi hanno una tensione angolare più bassa, il che rende possibile la loro sintesi e conservazione. Con questo, il triangolo è la cicloalchina più instabile e il decagono è il più stabile di tutti.

In realtà, la cicloottina (l'ottagono) è la più piccola stabile conosciuta; gli altri esistono solo come intermediari momentanei nelle reazioni chimiche.

nomenclatura

Per denominare i cicloalchini, devono essere applicate le stesse regole governate da IUPAC per quanto riguarda i cicloalcani e i cicloalceni. L'unica differenza sta nel suffisso -ico alla fine del nome del composto organico.

La catena principale è quella che ha il triplo legame e inizia a enumerare dalla fine più vicina ad essa. Se si dispone ad esempio del ciclopropano, il triplo legame si chiamerà ciclopropina (il triangolo dell'immagine). Se un gruppo metilico è collegato al vertice superiore, allora sarà: 2-metilciclopropina.

I carboni dell'R-C≡C-R hanno già i loro quattro legami, quindi manca di idrogeno (come succede con tutti i cicloalchini nell'immagine). Ciò non accade solo se il triplo legame si trova in una posizione terminale, cioè alla fine di una catena (R-C≡C-H).

applicazioni

Le cicloalcine non sono composti molto comuni, quindi nemmeno le loro applicazioni. Possono fungere da leganti (gruppi che si coordinano) ai metalli di transizione, creando così un'infinità di composti organometallici che possono essere usati per usi molto rigorosi e specifici.

Solitamente sono solventi nelle loro forme più sature e stabili. Quando sono costituiti da eterocicli, oltre ad avere unità cicliche interne C≡C-C = C-C≡C, trovano usi interessanti e promettenti come farmaci antitumorali; questo è il caso della Dinemicina A. Da essa altri composti sono stati sintetizzati con analogie strutturali.

Esempi

L'immagine mostra sette semplici cicloalcini, in cui non c'è quasi un triplo legame. Da sinistra a destra, con i loro rispettivi nomi sono: cyclopropino, il triangolo; Ciclobutina, il quadrato; ciclopeo, il pentagono; cicloesina, l'esagono; cicloeptina, l'ettagono; Ciclooctin, l'ottagono; e ciclodecina, il decagono.

Basandosi su queste strutture e sostituendo gli atomi di idrogeno dei carboni saturi, si possono ottenere altri composti che derivano da essi. Possono anche essere sottoposti a condizioni ossidative per generare doppi legami negli altri lati dei cicli.

Queste unità geometriche possono essere parte di una struttura più grande, aumentando le probabilità di funzionalizzazione del tutto. Non ci sono molti esempi disponibili di cicloalchini, almeno non approfondendo le profondità della sintesi organica e della farmacologia.

riferimenti

1. Francis A. Carey. Chimica organica (Sesta edizione., P 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cicloalchini. Tratto da: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5 maggio 2013). Denominazione di composti organici. Tratto da: 2.chemistry.msu.edu
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5. Patrizia Diana e Girolamo Cirrincione. (2015). Biosintesi degli eterocicli dall'isolamento all'ammasso genico. Wiley, pagina 181.
6. Chimica organica interessante e prodotti naturali. (17 aprile 2015). Cicloalchini. Tratto da: quintus.mickel.ch