الألكينات الحلقية: الخصائص والتطبيقات والأمثلة - كيمياء - 2025

و cycloalkynes هي مركبات عضوية تحتوي على واحد أو أكثر من رابطة ثلاثية ووحدة دوري. تمتثل صيغها الجزيئية المكثفة للصيغة C _n H _2n-4. وبالتالي ، إذا كان n يساوي 3 ، فإن صيغة الألكين الحلقي المذكور ستكون C ₃ H ₂.

تم توضيح سلسلة من الأشكال الهندسية في الصورة أدناه ، لكنها تتكون في الواقع من أمثلة على الألكينات الحلقية. يمكن اعتبار كل منها نسخة مؤكسدة أكثر من الألكانات الحلقية (بدون روابط مزدوجة أو ثلاثية). عندما يفتقرون إلى ذرة غير متجانسة (O ، N ، S ، F ، إلخ) ، فهم مجرد هيدروكربونات "بسيطة".

مصدر خاص.

الكيمياء حول الألكينات الحلقية معقدة للغاية ، والآليات الكامنة وراء تفاعلاتها أكثر تعقيدًا. إنها تمثل نقطة انطلاق لتركيب العديد من المركبات العضوية ، والتي بدورها تخضع للتطبيقات الممكنة.

بشكل عام ، تكون شديدة التفاعل إلا إذا كانت "مشوهة" أو معقدة مع معادن انتقالية. أيضًا ، يمكن ربط روابطهم الثلاثية بروابط مزدوجة ، مما يؤدي إلى إنشاء وحدات دورية داخل الجزيئات.

إذا لم يكن الأمر كذلك ، فبإمكانهم في أبسط هياكلهم إضافة جزيئات صغيرة إلى روابطهم الثلاثية.

خصائص سيكلو ألكينات

القطبية والرابطة الثلاثية

تتميز الألكينات الحلقية بأنها جزيئات قطبية ، وبالتالي فهي كارهة للماء. يمكن أن يتغير هذا إذا كان لديهم في هياكلهم بعض الذرات غير المتجانسة أو مجموعة وظيفية تمنحهم لحظة ثنائية القطب كبيرة ؛ كما يحدث في الدورات غير المتجانسة الثلاثية.

لكن ما هو السند الثلاثي؟ هم ليسوا أكثر من ثلاثة تفاعلات متزامنة بين ذرتين من الكربون المهجن sp. أحدهما بسيط (σ) والآخران متعامدان مع بعضهما البعض. تحتوي كلتا ذرتي الكربون على مدار sp مجاني للارتباط مع ذرات أخرى (RC≡CR).

هذه المدارات الهجينة لها طابع 50٪ s و 50٪ حرف p. نظرًا لأن المدارات s أكثر اختراقًا من p ، فإن هذه الحقيقة تجعل الكاربونين من الرابطة الثلاثية أكثر حمضية (متقبلات الإلكترون) من ذرات الكربون الموجودة في الألكانات أو الألكينات.

لهذا السبب ، تمثل الرابطة الثلاثية (≡) نقطة محددة لأنواع مانح الإلكترون لتضيف إليها ، وتشكل روابط مفردة.

ينتج عن هذا كسر إحدى روابط ، لتصبح رابطة مزدوجة (C = C). تستمر الإضافة حتى يتم الحصول على R ₄ C-CR ₄ ، أي كربون مشبع بالكامل.

يمكن أيضًا تفسير ما سبق بهذه الطريقة: الرابطة الثلاثية هي عدم تشبع مزدوج.

القوى بين الجزيئات

تتفاعل جزيئات الألكين الحلقي من خلال قوى التشتت أو قوى لندن والتفاعلات من النوع-π. هذه التفاعلات ضعيفة ، ولكن كلما زاد حجم الدورات (مثل الثلاثة الأخيرة على الجانب الأيمن من الصورة) ، تمكنت من تكوين مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة وضغطها.

الإجهاد الزاوي

توجد الروابط في الرابطة الثلاثية على نفس المستوى والخط. ومن ثم ، فإن -C≡C- له هندسة خطية ، مع المدارات sp حوالي 180 درجة.

هذا له تأثير خطير على الاستقرار الكيميائي الفراغي للألكينات الحلقية. يتطلب "ثني" المدارات sp الكثير من الطاقة لأنها ليست مرنة.

كلما كان السيكلو ألكين أصغر ، يجب أن تنحني المدارات sp للسماح بوجودها المادي. عند تحليل الصورة ، يمكن ملاحظة أنه في المثلث تكون زاوية الروابط على جانبي الرابطة الثلاثية واضحة جدًا ؛ بينما هم في العشريا يكونون أقل مفاجأة.

كلما كان السيكلو ألكين أكبر ، كلما اقتربت زاوية رابطة المدارات sp من القيمة المثالية 180 درجة. يحدث العكس عندما تكون أصغر حجمًا ، مما يجبرها على الانحناء وخلق توتر زاوي فيها ، مما يزعزع استقرار السيكلو ألكين.

وبالتالي ، فإن الألكينات الحلقية الأكبر لها إجهاد زاوي أقل ، مما يتيح تركيبها وتخزينها. بهذا يكون المثلث هو ألكين حلقي غير مستقر ، والعشري هو الأكثر استقرارًا منهم جميعًا.

في الواقع ، فإن cyclooctino (الذي في المثمن) هو الأصغر والأكثر استقرارًا معروفًا ؛ الآخرون موجودون فقط كوسطاء مؤقتين في التفاعلات الكيميائية.

التسمية

يجب تطبيق نفس معايير IUPAC كما هو الحال بالنسبة للألكانات الحلقية والألكينات الحلقية لتسمية الألكينات الحلقية. يكمن الاختلاف الوحيد في اللاحقة -ico في نهاية اسم المركب العضوي.

السلسلة الرئيسية هي التي تحتوي على الرابطة الثلاثية ، وتبدأ في الترقيم من النهاية الأقرب لها. إذا كان لديك على سبيل المثال البروبان الحلقي ، فإن وجود رابطة ثلاثية سيسمى سايكلوبروبينو (المثلث في الصورة). إذا كان لديك مجموعة ميثيل متصلة بالرأس العلوي ، فستكون: 2-methylcyclopropino.

تمتلك ذرات الكربون في RC≡CR روابطها الأربعة بالفعل ، لذا فهي تفتقر إلى الهيدروجين (كما هو الحال مع جميع الألكينات الحلقية في الصورة). لا يحدث هذا فقط إذا كانت الرابطة الثلاثية في وضع طرفي ، أي في نهاية سلسلة (RC≡CH).

التطبيقات

الألكينات الحلقية ليست مركبات شائعة جدًا ، لذلك لا توجد تطبيقات لها أيضًا. يمكن أن تكون بمثابة روابط (مجموعات تنسق) للمعادن الانتقالية ، وبالتالي تخلق عددًا لا نهائيًا من المركبات المعدنية العضوية التي يمكن استخدامها لاستخدامات صارمة ومحددة للغاية.

وهي بشكل عام مذيبات بأشكالها الأكثر تشبعًا وثباتًا. عندما تتكون من دورات غير متجانسة ، بالإضافة إلى وجود وحدات دورية C≡CC = CC≡C داخلية ، فإنها تجد استخدامات مثيرة للاهتمام وواعدة كأدوية مضادة للسرطان ؛ هذا هو الحال مع Dinemycin A. تم تصنيع مركبات أخرى مع تشبيهات هيكلية منه.

أمثلة

تُظهِر الصورة سبعة ألكينات دائرية بسيطة ، والتي بالكاد توجد رابطة ثلاثية واحدة. من اليسار إلى اليمين ، مع أسمائهم الخاصة هناك: cyclopropino ، المثلث ؛ سيكلوبوتينو ، الساحة ؛ سيكلوبنتين ، البنتاغون. الهكسين الحلقي ، السداسي. سيكلوهبتين ، سباعي. cyclooctino ، المثمن ؛ و cyclodecino ، عشري.

بناءً على هذه الهياكل واستبدال ذرات الهيدروجين في الكربون المشبع ، يمكن الحصول على مركبات أخرى مشتقة منها. يمكن أيضًا أن تتعرض لظروف مؤكسدة لتوليد روابط مزدوجة على جوانب أخرى من الدورات.

يمكن أن تكون هذه الوحدات الهندسية جزءًا من هيكل أكبر ، مما يزيد من فرص تشغيل المجموعة بأكملها. لا تتوفر العديد من الأمثلة على الألكينات الحلقية ، على الأقل ليس من دون الخوض في العوالم العميقة للتخليق العضوي وعلم الأدوية.

المراجع

1. فرانسيس إيه كاري. الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة ، ص 372 ، 375). ماك جراو هيل.
2. ويكيبيديا. (2018). سيكلوالكين. مأخوذة من: en.wikipedia.org
3. وليام ريوش. (5 مايو 2013). تسمية المركبات العضوية. مأخوذة من: 2.chemistry.msu.edu
4. الكيمياء غير العضوية. الألكينات الحلقية. مأخوذة من: fullquimica.com
5. باتريزيا ديانا وجيرولامو سيرينسيون. (2015). التخليق الحيوي للدورات غير المتجانسة من العزلة إلى الكتلة الجينية. وايلي ، صفحة 181.
6. كيمياء عضوية ومنتجات طبيعية مثيرة للاهتمام. (2015 ، 17 أبريل). ألكاين حلقي. مأخوذة من: quintus.mickel.ch