CICLOALCHINE: CARATTERISTICHE, APPLICAZIONI, ESEMPI - CHIMICA - 2026

I cicloalchini sono composti organici contenenti uno o più tripli legami e un'unità ciclica. Le loro formule molecolari condensate obbediscono alla formula C _n H _2n-4 . Quindi, se n è uguale a 3, la formula di detta cicloalchina sarà C ₃ H ₂ .

Una serie di figure geometriche è illustrata nell'immagine sottostante, ma in realtà consistono in esempi di cicloalchine. Ciascuno di essi può essere considerato come una versione più ossidata dei rispettivi cicloalcani (senza doppi o tripli legami). Quando mancano di un eteroatomo (O, N, S, F, ecc.), Sono solo idrocarburi "semplici".

Propria fonte.

La chimica attorno alle cicloalcine è molto complessa ei meccanismi alla base delle loro reazioni sono ancora più complessi. Rappresentano un punto di partenza per la sintesi di molti composti organici, che a loro volta sono soggetti a possibili applicazioni.

In generale, sono molto reattivi a meno che non siano "distorti" o complessati con metalli di transizione. Inoltre, i loro tripli legami possono essere coniugati con doppi legami, creando unità cicliche all'interno delle molecole.

Se non è così, nelle loro strutture più semplici sono in grado di aggiungere piccole molecole ai loro tripli legami.

Caratteristiche delle cicloalcine

Apolarità e triplo legame

Le cicloalchine sono caratterizzate dall'essere molecole apolari e quindi idrofobiche. Questo può cambiare se nelle loro strutture hanno qualche eteroatomo o gruppo funzionale che dà loro un momento di dipolo considerevole; come accade negli eterocicli a triplo legame.

Ma cos'è un triplo legame? Non sono più di tre interazioni simultanee tra due atomi di carbonio ibridizzati sp. Un legame è semplice (σ) e gli altri due π, perpendicolari l'uno all'altro. Entrambi gli atomi di carbonio hanno un orbitale sp libero per legarsi con altri atomi (RC≡CR).

Questi orbitali ibridi hanno un carattere del 50% se un carattere del 50% p. Poiché gli orbitali s sono più penetranti del p, questo fatto rende i due atomi di carbonio del triplo legame più acidi (accettori di elettroni) degli atomi di carbonio di alcani o alcheni.

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

Ciò si traduce nella rottura di uno dei legami π, diventando un doppio legame (C = C). L'aggiunta continua fino ad ottenere R ₄ C-CR ₄ , cioè carboni completamente saturi.

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

Forze intermolecolari

Le molecole cicloalchine interagiscono attraverso forze di dispersione o forze di Londra e tramite interazioni π-π. Queste interazioni sono deboli, ma all'aumentare della dimensione dei cicli (come gli ultimi tre sul lato destro dell'immagine), riescono a formare solidi a temperatura e pressione ambiente.

Stress angolare

I legami nel triplo legame si trovano sullo stesso piano e su una linea. Quindi, -C≡C- ha una geometria lineare, con gli orbitali sp a circa 180º l'uno dall'altro.

Ciò ha una seria implicazione sulla stabilità stereochimica delle cicloalcine. Ci vuole molta energia per "piegare" gli orbitali sp poiché non sono flessibili.

Più piccola è la cicloalina, più gli orbitali sp devono piegarsi per consentire la sua esistenza fisica. Analizzando l'immagine, si può notare, da sinistra a destra, che nel triangolo l'angolo dei legami ai lati del triplo legame è molto pronunciato; mentre nel decagono sono meno brusche.

Più grande è la cicloalchina, più vicino l'angolo di legame degli orbitali sp si avvicina ai 180 ° ideali. L'opposto accade quando sono più piccoli, costringendoli a piegarsi e creando in loro una tensione angolare, destabilizzando la cicloalchina.

Pertanto, le cicloalchine più grandi hanno uno stress angolare inferiore, che consente la loro sintesi e conservazione. Con questo, il triangolo è la cicloalina più instabile e il decagono il più stabile di tutti.

In realtà il cicloottino (quello dell'ottagono) è la taglia più piccola e stabile conosciuta; gli altri esistono solo come intermediari momentanei nelle reazioni chimiche.

Nomenclatura

Gli stessi standard IUPAC dei cicloalcani e dei cicloalcheni devono essere applicati per la denominazione delle cicloalcine. 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 essere numerata dall'estremità più vicina ad essa. Se hai ad esempio il ciclopropano, avere un triplo legame sarà chiamato ciclopropino (il triangolo nell'immagine). Se hai un gruppo metile attaccato al vertice superiore, allora sarà: 2-metilciclopropino.

Gli atomi di carbonio di RC≡CR hanno già i loro quattro legami, quindi mancano di idrogeni (come nel caso di tutte le cicloalchine nell'immagine). Questo non avviene solo se il triplo legame è in una posizione terminale, cioè alla fine di una catena (RC≡CH).

applicazioni

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

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

Esempi

L'immagine mostra sette semplici cicloalchine, in cui non c'è quasi un triplo legame. Da sinistra a destra, con i rispettivi nomi: cyclopropino, il triangolo; ciclobutino, la piazza; ciclopentino, il pentagono; cicloesina, l'esagono; cicloeptina, l'eptagono; cyclooctino, l'ottagono; e cyclodecino, il decagono.

Sulla base di queste strutture e sostituendo gli atomi di idrogeno dei carboni saturi, si possono ottenere altri composti da esse derivati. Possono anche essere soggetti a condizioni ossidative per generare doppi legami su altri lati dei cicli.

Queste unità geometriche possono far parte di una struttura più ampia, aumentando le possibilità di funzionalizzazione dell'intero insieme. Non sono disponibili molti esempi di cicloalchine, almeno non senza approfondire i regni profondi della sintesi organica e della farmacologia.

Riferimenti

1. Francis A. Carey. Chimica organica. (Sesto ed., Pp. 372, 375). Mc Graw Hill.
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6. Interessante chimica organica e prodotti naturali. (2015, 17 aprile). Cicloalchini. Tratto da: quintus.mickel.ch