Κυκλοπροπάνιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
|||
Γραμμή 99:
}}
Το '''κυκλοπροπάνιο''' είναι
Το κυκλοπροπάνιο είναι ένα [[αναισθητικό]] όταν εισπνέεται. Στη σύγχρονη αναισθητική πρακτική έχει ξεπεραστεί από άλλα αναισθητικά μέσα και αποφεύγεται η χρήση του για το σκοπό αυτό, γιατί η εξαιρετική του δραστικότητα, υπό κανονικές συνθήκες, το καθιστούν επικίνδυνο. Άλλωστε όταν το [[αέριο]] αυτό αναμιγνύεται με οξυγόνο, υπάρχει σημαντικός ένας κίνδυνος [[έκρηξη|έκρηξης]].
Τα '''κυκλοπροπάνια''' είναι κατηγορία οργανικών ενώσεων. Κυκλοπροπάνια ονομάζονται όλα τα κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή δακτύλιο. Η κατηγορία δηλαδή περιλαμβάνει το κυκλπροπάνιο καθώς και όλες τις άλλες ενώσεις με περισσότερα άτομα άνθρακα που έχουν δακτύλιο κυκλοπροπανίου.
== Ονοματολογία ==
Γραμμή 109 ⟶ 111 :
== Δομή ==
Οι [[χημικός δεσμός|χημικοί δεσμοί]] μεταξύ των ατόμων άνθρακα του κυκλοπροπανίου είναι σχετικά ασθενέσθεροι από τους τυπικούς δεσμούς C-C, δίνοντάς του χημική δραστικότητα συγκρίσιμη μ' αυτή των [[αλκένια|αλκενίων]]. Η [[θεωρία παραμόρφωσης του Μπάυερ]] εξηγεί γιατί: Η [[γωνία]] C-C-C είναι 60°, δηλαδή πολύ μικρότερη από την κανονική γωνία δεσμών σ 2sp<sup>3</sup>-2sp<sup>3</sup>, που είναι περίπου 109.5°. Το γεγονός αυτό δίνει στο μόριο μια αυξημένη [[ενέργεια]] («ενέργεια τάσης δεσμών»), που εκφράζεται τελικά με την αυξημένη δραστικότητα του κυκλοπροπανίου, σε σχέση τόσο με τα [[αλκάνια]], όσο και με τα άλλα κυκλοαλκάνια, όπως το [[κυκλοεξάνιο]] και το [[κυκλοπεντάνιο]], που έχουν μηδενική (0) ή σχεδόν μηδενική ενέργεια τάσης δεσμών. Η ενέργεια τάσης δεσμών προέρχεται όχι μόνο από τη γωνιακή παραμόρφωση, που αναφέρθηκε παραπάνω, αλλά και παραμόρφωση στρέψης, αφού η ύπαρξη του δακτυλίου παρεμποδίζει την ελεύθερη περιστροφή των δεσμών C-C κι έτσι εμποδίζει και τη δημιουργία «εκλειπτικής διαμόρφωσης» μεταξύ των ατόμων υδρογόνου διαφορετικών ατόμων άνθρκα, ώστε να μειωθούν οι μεταξύ τους απώσεις<ref>Τα άτομα υδρογόνου έχουν ομώνυμο στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο περίπου +0,03, οπότε απωθούνται.</ref>. Ωστόσο υπάρχει και μια αύξηση της σταθερότητας του δεσμού C-C, από το γεγονός ότι τελικά ο δεσμός αυτός έχει και κάποιο χαρακτήρα έξτρα δεσμού π, όπως υποδεικνύεται από την [[τροχιακό|τροχιακή]] περιγραφή του μορίου από τον Walsh, όπου μοντελοποιείται η ύπαρξη ενός τροχιακού συνδυασμού τριών (3) κέντρων των τριών (3) μεθυλενίων από τα οποία αποτελείται το μόριο. Κυρτωμένοι δεσμοί («δεσμοί μπανάνα») χρησιμοποιήθηκαν επίσης για να περιγράψουν τη δεσμική δομή του κυκλοπροπανίου.
Η απλούστερη πολυκυκλική ένωση που περιέχει πολλαπλούς συμπυκνωμένους δακτυλίους πολυπροπανίου είναι το [[τετραεδράνιο]], που το μόριό του αποτελείται από τέσσερεις (4) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που σχηματίζουν τις έδρες ενός [[τετράεδρο|τετραέδρου]]. Ακόμη, το [[(1,1,1)-προπελλάνιο|[1.1.1]-προπελάνιο]] περιέχει τρεις (3) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που μοιράζονται ένα κοινό κεντρικό ζεύγος ατόμων άνθρακα και το δεσμό τους.
<div style='text-align: center;'>
Γραμμή 131 ⟶ 137 :
|}
</div>
=== Κυκλοπροπάνια ===▼
«'''Κυκλοπροπάνια'''» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα [[αλκάνια]]. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού <math> \mathrm{\widehat{C-C-C} = 60^o < 109^o28'} </math> που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp<sup>3</sup>-sp<sup>3</sup> που αντιστοιχεί σε κορεσμένο. Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp<sup>2</sup> υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια). Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.<ref>Ν. Αλεξάνδρου, ''Γενική Οργανική Χημεία'', ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.127-128, §6.2.</ref>▼
<div style='text-align: center;'>▼
[[Αρχείο:C3str.png|300 px]]▼
</div>▼
Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «'''ενέργεια τάσης δεσμών'''» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το [[ισομέρεια|ισομερές]] [[προπένιο]] έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δακτυλίου.<ref>Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.</ref>▼
Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης-1,3.▼
== Παραγωγή ==
Γραμμή 276 ⟶ 291 :
* Παλαιότερα χρησιμοποιήθηκε ως αναισθητικό αλλά αποσύρθηκε ως ιδιαίτερα επικίνδυνο. Τώρα παράγεται κυρίως για συνθετικούς σκοπούς.
▲== Κυκλοπροπάνια ==
▲«'''Κυκλοπροπάνια'''» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα [[αλκάνια]]. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού <math> \mathrm{\widehat{C-C-C} = 60^o < 109^o28'} </math> που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp<sup>3</sup>-sp<sup>3</sup> που αντιστοιχεί σε κορεσμένο. Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp<sup>2</sup> υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια). Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.<ref>Ν. Αλεξάνδρου, ''Γενική Οργανική Χημεία'', ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.127-128, §6.2.</ref>
▲<div style='text-align: center;'>
▲[[Αρχείο:C3str.png|300 px]]
▲</div>
▲Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «'''ενέργεια τάσης δεσμών'''» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το [[ισομέρεια|ισομερές]] [[προπένιο]] έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δακτυλίου.<ref>Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.</ref>
▲Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης-1,3.
== Αναφορές και παρατηρήσεις ==
| |||