Caractéristiques des cycloalkines, nomenclature, applications, exemples

Le cycloalkynes ce sont des composés organiques qui ont une ou plusieurs triples liaisons et une unité cyclique. Ses formules moléculaires condensées obéissent à la formule C_nH_2n-4. Ainsi, si n est égal à 3, alors la formule dudit cycloalkyne sera C₃H₂.

Dans l'image inférieure, une série de figures géométriques est illustrée, mais en réalité elles sont constituées d'exemples de cycloalkynes. Chacun d'entre eux peut être considéré comme une version plus oxydée des cycloalcanes respectifs (sans double ou triple liaison). Lorsqu'ils ne possèdent pas d'hétéroatome (O, N, S, F, etc.), ils ne sont que des "simples" hydrocarbures.

La chimie autour des cycloalcynes est très complexe et les mécanismes à l’origine de leurs réactions sont encore plus complexes. Ils représentent un point de départ pour la synthèse de nombreux composés organiques, qui sont à leur tour soumis à des applications possibles.

En termes généraux, ils sont très réactifs à moins qu'ils ne "déforment" ou ne forment des complexes avec les métaux de transition. De même, ses triples liaisons peuvent être conjuguées à des doubles liaisons, créant des unités cycliques dans les molécules.

Sinon, dans leurs structures les plus simples, ils peuvent ajouter de petites molécules à leurs triples liaisons.

Index

• 1 Caractéristiques des cycloalkynes
  • 1.1 Apolarité et triple liaison
  • 1.2 Forces intermoléculaires
  • 1.3 tension angulaire
• 2 nomenclature
• 3 applications
• 4 exemples
• 5 références

Caractéristiques des cycloalkynes

L'apolarité et le triple lien

Les cycloalkynes sont caractérisées par le fait d'être des molécules apolaires et donc hydrophobes. Cela peut changer si dans leurs structures ils ont un hétéroatome ou un groupe fonctionnel qui confère un moment dipolaire considérable; comme cela arrive dans les hétérocycles à triple liaison.

Mais qu'est-ce qu'un triple lien? Ce ne sont que trois interactions simultanées entre deux atomes de carbone avec l'hybridation sp. Un lien est simple (σ), et les deux autres π, perpendiculaires l'un à l'autre. Les deux atomes de carbone ont une orbitale sp libre pour se lier à d'autres atomes (R-C≡C-R).

Ces orbitales hybrides ont 50% de caractère et 50% de caractère p. Les orbitales étant plus pénétrantes que les orbitales, cela rend les deux carbones de la triple liaison plus acides (accepteurs d’électrons) que les carbones des alcanes ou des alcènes.

Pour cette raison, la triple liaison (≡) représente un point spécifique auquel les espèces donneuses d’électrons peuvent être ajoutées pour former des liaisons simples.

Cela se traduit par la rupture d'une des liaisons π, devenant une double liaison (C = C). L'addition continue jusqu'à ce que R soit obtenu₄C-CR₄c'est-à-dire des carbones complètement saturés.

Ce qui précède peut également être expliqué de cette manière: la triple liaison est une double insaturation.

Forces intermoléculaires

Les molécules de cycloalkyne interagissent par les forces de dispersion ou les forces de London et par les interactions du type π-π. Ces interactions sont faibles, mais à mesure que la taille des cycles augmente (comme les trois derniers du côté droit de l'image), elles parviennent à former des solides à température et pression ambiantes.

Tension angulaire

Les liens dans le triple lien sont situés sur le même plan et sur une seule ligne. Par conséquent, -C≡C- a une géométrie linéaire, avec des orbitales sp à environ 180º.

Cela a une sérieuse implication dans la stabilité stéréochimique des cycloalcynes. Il faut beaucoup d’énergie pour "plier" les orbitales sp car elles ne sont pas flexibles.

Plus la cycloalcine est petite, plus les orbitales sp doivent être courbées pour en permettre l'existence physique. En analysant l'image, on peut remarquer, de gauche à droite, que dans le triangle l'angle des liens vers les côtés de la triple liaison est très prononcé; alors que dans le décagone ils sont moins brusques.

Comme la cycloalcine est plus grande, l'angle des liaisons des orbitales sp à 180 ° est plus proche. Le contraire se produit quand ils sont plus petits, les forçant à se plier et à créer un tension angulaire en eux, déstabilisant la cycloalcine.

Ainsi, les plus grandes cycloalcines ont une tension angulaire plus faible, ce qui permet leur synthèse et leur stockage. Avec cela, le triangle est le cycloalcine le plus instable, et le décagone est le plus stable de tous.

En fait, la cyclooctine (l'octogone) est la plus petite écurie connue; les autres n'existent que comme intermédiaires momentanés dans les réactions chimiques.

Nomenclature

Pour nommer les cycloalcynes, il faut appliquer les mêmes règles que celles de l’UICPA pour les cycloalcanes et les cycloalcènes. La seule différence réside dans le suffixe -ico à la fin du nom du composé organique.

La chaîne principale est celle qui a la triple liaison et commence à se dénombrer de la fin la plus proche. Si vous avez par exemple le cyclopropane, alors avoir une triple liaison s'appellera cyclopropine (le triangle de l'image). Si un groupe méthyle est lié au sommet supérieur, alors ce sera: 2-méthylcyclopropine.

Les carbones du R-C≡C-R ont déjà leurs quatre liaisons, de sorte qu'il manque des hydrogènes (comme cela se produit avec tous les cycloalcynes dans l'image). Cela ne se produit pas seulement si la triple liaison est en position terminale, c'est-à-dire en bout de chaîne (R-C≡C-H).

Applications

Les cycloalcines ne sont pas des composés très courants, de même que leurs applications. Ils peuvent servir de liants (groupes coordonnés) aux métaux de transition, créant ainsi une infinité de composés organométalliques pouvant être utilisés pour des utilisations très rigoureuses et spécifiques.

Ils sont généralement des solvants dans leurs formes les plus saturées et les plus stables. Lorsqu'ils sont constitués d'hétérocycles, en plus d'avoir des unités cycliques internes C≡C-C = C-C≡C, ils trouvent des utilisations intéressantes et prometteuses en tant que médicaments anticancéreux; tel est le cas de Dinemycin A. D’autres composés ont été synthétisés avec des analogies structurelles.

Des exemples

L'image montre sept cycloalcynes simples, dans lesquels il n'y a pratiquement pas de triple liaison. De gauche à droite, avec leurs noms respectifs: cyclopropino, le triangle; La cyclobutine, le carré; la cyclopentine, le pentagone; cyclohexine, l'hexagone; la cycloheptine, l'heptagone; Cyclooctine, l'octogone; et la cyclodécine, le décagon.

Sur la base de ces structures et en substituant les atomes d'hydrogène des carbones saturés, d'autres composés en dérivant peuvent être obtenus. Ils peuvent également subir des conditions oxydatives pour générer des doubles liaisons dans les autres côtés des cycles.

Ces unités géométriques peuvent faire partie d'une structure plus grande, augmentant les probabilités de fonctionnalisation de l'ensemble. Il n'y a pas beaucoup d'exemples de cycloalcynes disponibles, du moins pas sans approfondir les profondeurs de la synthèse organique et de la pharmacologie.

Références

1. Francis A. Carey. Chimie organique. (Sixième édition., P 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cycloalkyne. Tiré de: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (05 mai 2013). Nommage des composés organiques. Tiré de: 2.chemistry.msu.edu
4. Chimie inorganique Cycloalkynes. Tiré de: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biosynthèse des hétérocycles de l'isolement au cluster de gènes. Wiley, page 181.
6. Chimie organique intéressante et produits naturels. (17 avril 2015). Cycloalkynes. Tiré de: quintus.mickel.ch