- Característiques dels cicloalquinos
- Apolaridad i el triple enllaç
- forces intermoleculars
- tensió angular
- Nomenclatura
- aplicacions
- exemples
- referències
Els cicloalquinos són compostos orgànics, que presenten un o més triple enllaços i una unitat cíclica. Les seves fórmules moleculars condensades obeeixen la fórmula C n H 2n-4. Així, si n és igual a 3, llavors la fórmula de l'esmentat cicloalquino serà C 3 H 2.
A la imatge inferior es il·lustra una sèrie de figures geomètriques, però que en realitat consisteixen d'exemples de cicloalquinos. Cadascuna d'elles pot considerar com una versió més rovellada dels respectius cicloalcans (sense doble o triple enllaços). Quan manquen d'un heteroàtom (O, N, S, F, etc.), són només "simples" hidrocarburs.
Font: pròpia.
La química al voltant dels cicloalquinos és molt complexa, i encara ho són més els mecanismes darrere de les seves reaccions. Representen un punt de partida per a la síntesi de molts compostos orgànics, que al seu torn estan subjectes a possibles aplicacions.
En termes generals, són molt reactius a menys que s ' "distorsionin" o formin complexos amb metalls de transició. Així mateix, els seus triples enllaços poden conjugar-se amb dobles enllaços, creant unitats cícliques dins de les molècules.
Si no és el cas, en les seves estructures més simples són capaços d'afegir als seus triples enllaços molècules petites.
Característiques dels cicloalquinos
Apolaridad i el triple enllaç
Els cicloalquinos es caracteritzen per ser molècules apolars, i per tant, hidrofòbiques. Això pot canviar si en les seves estructures posseeixen algun heteroàtom o grup funcional que li confereixi un moment dipolar considerable; com passa en els heterocicles amb triples enllaços.
Però, què és un triple enllaç? No són més que 3 interaccions simultànies entre dos àtoms de carboni amb hibridació sp. Un enllaç és simple (σ), i els altres dos π, perpendiculars entre si. Tots dos àtoms de carboni tenen un orbital sp lliure per enllaçar-se a altres àtoms (RC≡CR).
Aquests orbitals híbrids tenen un 50% de caràcter si un 50% de caràcter p. A causa que els orbitals s són més penetrants que els p, aquest fet fa que els dos carbonis de l'triple enllaç siguin més àcids (acceptors d'electrons) que els carbonis dels alcans o alquens.
Per aquesta raó el triple enllaç (≡) representa un punt específic perquè espècies donadores d'electrons s'addicionin a ell formant enllaços simples.
Això porta com a conseqüència la ruptura d'un dels enllaços π, esdevenint un enllaç doble (C = C). L'addició continua fins a obtenir-R 4 C-CR 4, és a dir, carbonis completament saturats.
L'anterior també pot explicar d'aquesta manera: el triple enllaç és una doble insaturació.
forces intermoleculars
Les molècules d'cicloalquinos interactuen mitjançant forces de dispersió o forces de London i per interaccions de tipus π-π. Aquestes interaccions són febles, però a mesura que augmenta la grandària dels cicles (com els tres últims de la part dreta de la imatge), aquests aconsegueixen formar sòlids a temperatura i pressió ambient.
tensió angular
Els enllaços en el triple enllaç es situen sobre un mateix pla i una línia. Per tant, -C≡C- té una geometria lineal, amb els orbitals sp separats 180º aproximadament.
Això té una seriosa implicació en l'estabilitat estereoquímica dels cicloalquinos. Es requereix de molta energia per a "doblar" els orbitals sp ja que no són flexibles.
Com més petit és el cicloalquino, més han de doblegar els orbitals sp per permetre l'existència física de la mateixa. Analitzant la imatge, pot notar-se, d'esquerra a dreta, que en el triangle l'angle dels enllaços als costats de l'triple enllaç és molt pronunciat; mentre que en el decàgon són menys abruptes.
A mesura que el cicloalquino és més gran, més s'aproxima l'angle d'enllaços dels orbitals sp als ideals 180º. El contrari passa quan són més petits, forçant a doblegar i creant una tensió angular en ells, inestabilitzant el cicloalquino.
Així, els cicloalquinos més grans tenen menor tensió angular, la qual cosa possibilita seus síntesi i emmagatzematge. Amb això, el triangle és el cicloalquino més inestable, i el decàgon el més estable de tots ells.
Realment, l'ciclooctino (el de l'octàgon) és el més petit més estable conegut; els altres només existeixen com momentanis intermediaris en les reaccions químiques.
Nomenclatura
Per nomenar els cicloalquinos s'ha d'aplicar les mateixes normes regides per la IUPAC que per als cicloalcans i cicloalquens. L'única diferència rau en el sufix -ic a la fi de el nom de l'compost orgànica.
La cadena principal és la que posseeix el triple enllaç, i es comença a enumerar a partir de l'extrem més proper a aquest. Si es té ara el ciclopropano, llavors a l'tenir un triple enllaç es dirà ciclopropino (el triangle de la imatge). Si en el vèrtex superior té enllaçat un grup metil, llavors serà: 2-metilciclopropino.
Els carbonis de l'RC≡CR ja tenen els seus quatre enllaços, de manera que no té hidrògens (com passa amb tots els cicloalquinos de la imatge). Això no passa únicament si el triple enllaç es troba en una posició terminal, és a dir, a l'extrem d'una cadena (RC≡CH).
aplicacions
Els cicloalquinos no són compostos molt comuns, de manera que tampoc ho són les seves aplicacions. Poden servir de lligants (grups que es coordinen) als metalls de transició, creant així una infinitat de compostos organometàl·lics que poden ser destinats a usos molt rigorosos i específics.
En general són solvents en les seves formes més saturades i estables. Quan consisteixen en heterocicles, a més de comptar amb unitats cícliques C≡CC = CC≡C internes, troben interessants i prometedors usos com a fàrmacs anticancerosos; tal és el cas de la Dinemicina A. D'ella s'han sintetitzat altres compostos amb analogies estructurals.
exemples
La imatge mostra 7 cicloalquinos simples, en els quals amb prou feines hi ha un triple enllaç. D'esquerra a dreta, amb els seus noms respectius es tenen: ciclopropino, el triangle; ciclobutino, el quadrat; ciclopentino, el pentàgon; ciclohexino, l'hexàgon; cicloheptino, l'heptàgon; ciclooctino, l'octàgon; i ciclodecino, el decàgon.
Amb base a aquestes estructures i substituint els àtoms d'hidrogen dels carbonis saturats, es poden obtenir altres compostos que derivin. Així mateix es poden sotmetre a condicions oxidatives per generar dobles enllaços en altres costats dels cicles.
Aquestes unitats geomètriques poden formar part d'una estructura més gran, augmentant les probabilitats de funcionalitzar tot el conjunt. No són molts els exemples disponibles dels cicloalquinos, al menys no sense aprofundir els profunds terrenys de la síntesi orgànica i la farmacologia.
referències
- Francis A. Carey. Química Orgànica. (Sisena edició., Pàg 372, 375). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Pres de: en.wikipedia.org
- William Reusch. (05 de maig de 2013). Naming Organic Compounds. Pres de: 2.chemistry.msu.edu
- Química inorgànica. Cicloalquinos. Pres de: fullquimica.com
- Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biosynthesis of heterocycles from Isolation to Gene Clúster. Wiley, pag 181.
- Interesting Organic Chemistry and Natural Products. (17 d'abril de 2015). Cycloalkynes. Pres de: quintus.mickel.ch