CYCLOALKINES: ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG, VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các cycloalkynes là hợp chất hữu cơ có chứa một hoặc nhiều liên kết ba và một đơn vị luân hồi. Công thức phân tử đặc của chúng tuân theo công thức C _n H _2n-4 . Do đó, nếu n bằng 3, thì công thức của xicloalkine nói trên sẽ là C ₃ H ₂ .

Một loạt các hình hình học được minh họa trong hình dưới đây, nhưng chúng thực sự bao gồm các ví dụ về xycloalkine. Mỗi loại trong số chúng có thể được coi là một phiên bản bị oxy hóa nhiều hơn của các xycloalkanes tương ứng (không có liên kết đôi hoặc ba). Khi thiếu dị nguyên tử (O, N, S, F, v.v.), chúng chỉ là những hydrocacbon "đơn giản".

Nguồn riêng.

Hóa học xung quanh xycloalkine rất phức tạp, và cơ chế đằng sau các phản ứng của chúng thậm chí còn phức tạp hơn. Chúng đại diện cho một điểm khởi đầu cho sự tổng hợp của nhiều hợp chất hữu cơ, do đó chúng là đối tượng của các ứng dụng có thể.

Nói chung, chúng rất dễ phản ứng trừ khi bị "bóp méo" hoặc tạo phức với các kim loại chuyển tiếp. Ngoài ra, các liên kết ba của chúng có thể được liên hợp với các liên kết đôi, tạo ra các đơn vị tuần hoàn trong phân tử.

Nếu không đúng như vậy, trong cấu trúc đơn giản nhất của chúng, chúng có khả năng thêm các phân tử nhỏ vào liên kết ba của chúng.

Đặc điểm của cycloalkine

Sự khác biệt và liên kết ba

Cycloalkine được đặc trưng bởi là các phân tử bất cực, và do đó, kỵ nước. Điều này có thể thay đổi nếu trong cấu trúc của chúng, chúng có một số dị nguyên tử hoặc nhóm chức năng cho chúng một mômen lưỡng cực đáng kể; như xảy ra trong các dị vòng liên kết ba.

Nhưng liên kết ba là gì? Chúng là không quá ba tương tác đồng thời giữa hai nguyên tử cacbon lai hóa sp. Một liên kết đơn giản (σ), và hai liên kết khác π vuông góc với nhau. Cả hai nguyên tử cacbon đều có quỹ đạo sp tự do để liên kết với các nguyên tử khác (RC≡CR).

Các obitan lai này có ký tự 50% s và 50% ký tự p. Bởi vì các obitan s có tính xâm nhập mạnh hơn p, thực tế này làm cho hai nguyên tử của liên kết ba có tính axit (chất nhận electron) hơn so với các nguyên tử của ankan hoặc anken.

Vì lý do này, liên kết ba (≡) đại diện cho một điểm cụ thể để các loài cho điện tử thêm vào nó, tạo thành liên kết đơn.

Điều này dẫn đến việc phá vỡ một trong các liên kết π, trở thành liên kết đôi (C = C). Việc bổ sung tiếp tục cho đến khi thu được R ₄ C-CR ₄ , tức là các cacbon bão hòa hoàn toàn.

Điều trên cũng có thể được giải thích theo cách này: liên kết ba là một liên kết đôi không bão hòa.

Lực lượng giữa các phân tử

Các phân tử xycloalkine tương tác thông qua lực tán xạ hoặc lực Luân Đôn và tương tác kiểu π-π. Những tương tác này là yếu, nhưng khi kích thước của các chu kỳ tăng lên (như ba chu kỳ cuối cùng ở bên phải của hình ảnh), chúng quản lý để tạo thành chất rắn ở nhiệt độ và áp suất phòng.

Ứng suất góc

Các liên kết trong liên kết ba nằm trên cùng một mặt phẳng và một đường thẳng. Do đó, -C≡C- có dạng hình học tuyến tính, với các obitan sp cách nhau khoảng 180º.

Điều này có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn định lập thể của xycloalkine. Cần rất nhiều năng lượng để "bẻ cong" các obitan sp vì chúng không linh hoạt.

Xycloalkine càng nhỏ, các obitan sp càng phải uốn cong để cho phép nó tồn tại vật chất. Phân tích hình ảnh, có thể nhận thấy, từ trái sang phải, trong tam giác, góc của các liên kết với các cạnh của liên kết ba là rất rõ rệt; trong khi ở hình lục giác chúng ít đột ngột hơn.

Xycloalkine càng lớn, góc liên kết của các obitan sp càng tiến gần đến 180º lý tưởng. Điều ngược lại xảy ra khi chúng nhỏ hơn, buộc chúng phải uốn cong và tạo ra lực căng góc trong chúng, làm mất ổn định xycloalkine.

Do đó, các xycloalkine lớn hơn có ứng suất góc thấp hơn, cho phép tổng hợp và lưu trữ chúng. Với điều này, tam giác là xycloalkine không ổn định nhất, và hình tam giác là ổn định nhất trong số chúng.

Trên thực tế, xyclooctino (hình bát giác) là kích thước nhỏ nhất và ổn định nhất được biết đến; những chất còn lại chỉ tồn tại như những chất trung gian nhất thời trong các phản ứng hóa học.

Danh pháp

Các tiêu chuẩn IUPAC tương tự như đối với xycloalkane và xycloalken phải được áp dụng để đặt tên cho xycloalkine. Sự khác biệt duy nhất nằm ở hậu tố -ico ở cuối tên của hợp chất hữu cơ.

Chuỗi chính là chuỗi có liên kết ba và bắt đầu được đánh số từ đầu gần nhất với nó. Nếu bạn có ví dụ như xyclopropan, thì có một liên kết ba sẽ được gọi là xiclopropino (tam giác trong hình). Nếu bạn có một nhóm metyl gắn vào đỉnh trên cùng, thì nó sẽ là: 2-metylcyclopropino.

Các cacbon của RC≡CR đã có bốn liên kết của chúng, vì vậy nó thiếu hydro (như trường hợp của tất cả các xycloalkine trong hình). Điều này không chỉ xảy ra nếu liên kết ba ở vị trí đầu cuối, tức là ở cuối chuỗi (RC≡CH).

Các ứng dụng

Cycloalkine không phải là những hợp chất quá phổ biến, vì vậy ứng dụng của chúng cũng không. Chúng có thể đóng vai trò là chất kết dính (nhóm phối hợp) với các kim loại chuyển tiếp, do đó tạo ra vô số các hợp chất cơ kim có thể được sử dụng cho các mục đích sử dụng rất nghiêm ngặt và cụ thể.

Chúng thường là dung môi ở dạng bão hòa và ổn định nhất. Khi chúng bao gồm các dị vòng, ngoài việc có các đơn vị tuần hoàn C≡CC = CC≡C bên trong, chúng còn thấy các công dụng thú vị và đầy hứa hẹn như là thuốc chống ung thư; đó là trường hợp của Dinemycin A. Các hợp chất khác có cấu trúc tương tự đã được tổng hợp từ nó.

Ví dụ

Hình ảnh cho thấy bảy xycloalkine đơn giản, trong đó hầu như không có một liên kết ba. Từ trái sang phải, với tên tương ứng của chúng có: xiclopropino, tam giác; cyclobutino, hình vuông; xiclopentine, ngũ giác; xiclohexine, lục giác; cycloheptin, heptagon; xyclooctino, hình bát giác; và cyclodecino, decagon.

Dựa trên các cấu trúc này và thay thế các nguyên tử hydro của các nguyên tử cacbon no, có thể thu được các hợp chất khác có nguồn gốc từ chúng. Chúng cũng có thể chịu các điều kiện oxy hóa để tạo ra các liên kết đôi ở các phía khác của chu kỳ.

Các đơn vị hình học này có thể là một phần của cấu trúc lớn hơn, làm tăng cơ hội chức năng hóa toàn bộ tập hợp. Không có nhiều ví dụ về cycloalkynes có sẵn, ít nhất là không đi sâu vào lĩnh vực tổng hợp hữu cơ và dược lý học.

Người giới thiệu

1. Francis A. Carey. Hóa học hữu cơ. (Xuất bản thứ sáu, trang 372, 375). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Lấy từ: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (Ngày 5 tháng 5 năm 2013). Đặt tên cho các hợp chất hữu cơ. Lấy từ: 2.chemistry.msu.edu
4. Hóa học vô cơ. Cycloalkine. Lấy từ: fullquimica.com
5. Patrizia Diana và Girolamo Cirrincione. (2015). Sinh tổng hợp dị vòng từ Cô lập đến Cụm gen. Wiley, trang 181.
6. Hóa học hữu cơ và các sản phẩm tự nhiên thú vị. (2015, ngày 17 tháng 4). Cycloalkynes. Lấy từ: tạ.mickel.ch