Características das cicloalquinas, nomenclatura, aplicações, exemplos

O cicloalquinos São compostos orgânicos, que possuem uma ou mais ligações triplas e uma unidade cíclica. Suas fórmulas moleculares condensadas obedecem à fórmula C_nH_2n-4. Assim, se n for igual a 3, então a fórmula do referido cicloalquino será C₃H₂.

Na imagem inferior, uma série de figuras geométricas é ilustrada, mas na realidade elas consistem em exemplos de cicloalquinas. Cada um deles pode ser considerado como uma versão mais oxidada dos respectivos cicloalcanos (sem ligações duplas ou triplas). Quando lhes falta um heteroátomo (O, N, S, F, etc.), são apenas hidrocarbonetos "simples".

A química em torno de cicloalquinas é muito complexa, e ainda mais são os mecanismos por trás de suas reações. Eles representam um ponto de partida para a síntese de muitos compostos orgânicos, que por sua vez estão sujeitos a possíveis aplicações.

Em termos gerais, eles são muito reativos, a menos que "distorçam" ou formem complexos com metais de transição. Da mesma forma, suas ligações triplas podem ser conjugadas com ligações duplas, criando unidades cíclicas dentro das moléculas.

Se não, em suas estruturas mais simples eles são capazes de adicionar pequenas moléculas às suas ligações triplas.

Índice

• 1 Características dos cicloalquinos
  • 1.1 Apolaridade e a ligação tripla
  • 1.2 Forças intermoleculares
  • 1.3 voltagem angular
• 2 Nomenclatura
• 3 aplicações
• 4 exemplos
• 5 referências

Características dos cicloalquinos

Apolaridade e a ligação tripla

Os cicloalquinos são caracterizados por serem moléculas apolares e, portanto, hidrofóbicos. Isso pode mudar se em suas estruturas eles têm algum heteroátomo ou grupo funcional que confere um considerável momento de dipolo; como acontece em heterociclos com ligações triplas.

Mas o que é um link triplo? São apenas três interações simultâneas entre dois átomos de carbono com hibridação sp. Um link é simples (σ), e os outros dois π, perpendiculares entre si. Ambos os átomos de carbono têm um orbital sp livre para se ligarem a outros átomos (R-C≡C-R).

Estes orbitais híbridos têm 50% de caráter e 50% de caráter p. Como os orbitais são mais penetrantes que os orbitais, esse fato torna os dois carbonos da ligação tripla mais ácidos (aceitadores de elétrons) do que os carbonos dos alcanos ou alcenos.

Por essa razão, a ligação tripla (≡) representa um ponto específico para a adição de espécies de elétrons, formando ligações simples.

Isso resulta na quebra de uma das ligações π, tornando-se uma ligação dupla (C = C). A adição continua até que R seja obtido₄C-CR₄, isto é, carbonos completamente saturados.

O acima também pode ser explicado desta forma: a ligação tripla é uma insaturação dupla.

Forças intermoleculares

Moléculas de cicloalquinas interagem por forças de dispersão ou forças de Londres e por interações do tipo π-π. Essas interações são fracas, mas à medida que o tamanho dos ciclos aumenta (como os três últimos no lado direito da imagem), elas conseguem formar sólidos à temperatura e pressão ambientes.

Tensão angular

Os links no link triplo estão localizados no mesmo plano e em uma linha. Portanto, -C≡C- tem uma geometria linear, com orbitais sp de aproximadamente 180º de distância.

Isto tem uma implicação séria na estabilidade estereoquímica dos cicloalquinos. É preciso muita energia para "dobrar" os orbitais sp porque eles não são flexíveis.

Quanto menor a cicloalquina, mais os orbitais sp devem ser dobrados para permitir a existência física dela. Analisando a imagem, pode-se notar, da esquerda para a direita, que no triângulo o ângulo dos elos para os lados da tripla ligação é muito pronunciado; enquanto no decágono eles são menos abruptos.

Como a cicloalquina é maior, o ângulo de ligação dos orbitais sp para o ideal 180º está mais próximo. O oposto ocorre quando eles são menores, forçando-os a dobrar e criando um tensão angular neles, desestabilizando a cicloalquina.

Assim, as maiores cicloalinas possuem menor tensão angular, o que possibilita sua síntese e armazenamento. Com isso, o triângulo é a cicloalquina mais instável, e o decágono é o mais estável de todos.

Na verdade, a cicloocitina (o octógono) é o menor estável conhecido; os outros existem apenas como intermediários momentâneos nas reações químicas.

Nomenclatura

Para nomear os cicloalquinos, devem ser aplicadas as mesmas regras governadas pela IUPAC quanto aos cicloalcanos e cicloalquenos. A única diferença está no sufixo -ico no final do nome do composto orgânico.

A cadeia principal é aquela que tem a ligação tripla e começa a enumerar a partir do final mais próximo. Se você tem, por exemplo, o ciclopropano, então ter uma ligação tripla será chamado ciclopropina (o triângulo da imagem). Se um grupo metilo estiver ligado no vértice superior, então será: 2-metilciclopropina.

Os carbonos do R-C≡C-R já têm suas quatro ligações, então ele não possui hidrogênios (como acontece com todos os cicloalquinos da imagem). Isto não acontece somente se a ligação tripla estiver em uma posição terminal, isto é, no final de uma cadeia (R-C≡C-H).

Aplicações

Cicloalcinas não são compostos muito comuns, então nem são suas aplicações. Eles podem servir como ligantes (grupos que coordenam) para os metais de transição, criando assim uma infinidade de compostos organometálicos que podem ser usados ​​para usos muito rigorosos e específicos.

Eles geralmente são solventes em suas formas mais saturadas e estáveis. Quando eles consistem em heterociclos, além de possuírem unidades cíclicas internas C≡C-C = C-C≡C, encontram usos interessantes e promissores como drogas anticâncer; tal é o caso da Dinemycin A. A partir dela outros compostos foram sintetizados com analogias estruturais.

Exemplos

A imagem mostra sete cicloalquinas simples, nas quais dificilmente existe uma ligação tripla. Da esquerda para a direita, com seus respectivos nomes são: ciclopropino, o triângulo; Ciclobutina, a praça; ciclopentina, o pentágono; ciclohexina, o hexágono; cicloheptina, o heptagono; Ciclooctina, o octógono; e ciclodecina, o decágono.

Com base nestas estruturas e substituindo os átomos de hidrogénio dos carbonos saturados, podem obter-se outros compostos deles derivados. Eles também podem sofrer condições oxidativas para gerar ligações duplas em outros lados dos ciclos.

Essas unidades geométricas podem fazer parte de uma estrutura maior, aumentando as probabilidades de funcionalizar o todo. Não há muitos exemplos disponíveis de cicloalquinas, pelo menos não sem aprofundar as profundidades da síntese orgânica e farmacologia.

Referências

1. Francis A. Carey. Quimica Organica. (Sexta edição., P 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipédia. (2018) Cycloalkyne. Retirado de: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (05 de maio de 2013). Nomeando Compostos Orgânicos. Retirado de: 2.chemistry.msu.edu
4. Química Inorgânica Cicloalquinos. Retirado de: fullquimica.com
5. Patrizia Diana & Girolamo Cirrincione. (2015). Biossíntese de heterociclos do isolamento ao cluster de genes. Wiley, página 181.
6. Química Orgânica Interessante e Produtos Naturais. (17 de abril de 2015). Cicloalquinos. Retirado de: quintus.mickel.ch