Les cycloalkines Ce sont des composés organiques qui ont une ou plusieurs triples liaisons et une unité cyclique. Ses formules moléculaires condensées obéissent à la formule CnH2n-4. Ainsi, si n est égal à 3, alors la formule de ladite cycloalcine sera C3Hdeux.
Une série de figures géométriques est illustrée dans l'image ci-dessous, mais il s'agit en fait d'exemples de cycloalkines. Chacun d'eux peut être considéré comme une version plus oxydée des cycloalcanes respectifs (sans doubles ou triples liaisons). Lorsqu'ils sont dépourvus d'hétéroatome (O, N, S, F, etc.), ce ne sont que des hydrocarbures «simples»..
La chimie autour des cycloalkines est très complexe et les mécanismes derrière leurs réactions sont encore plus complexes. Ils représentent un point de départ pour la synthèse de nombreux composés organiques, qui à leur tour sont sujets à des applications possibles.
D'une manière générale, ils sont hautement réactifs à moins qu'ils ne soient "déformés" ou complexés avec des métaux de transition. De même, ses triples liaisons peuvent être conjuguées à des doubles liaisons, créant des unités cycliques au sein des molécules..
Si ce n'est pas le cas, dans leurs structures les plus simples, ils sont capables d'ajouter de petites molécules à leurs triples liaisons..
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Les cycloalcines sont caractérisées en ce qu'elles sont des molécules apolaires et donc hydrophobes. Cela peut changer si dans leurs structures ils ont un hétéroatome ou un groupe fonctionnel qui leur donne un moment dipolaire considérable; comme cela se produit dans les hétérocycles avec des triples liaisons.
Mais qu'est-ce qu'une triple liaison? Ce ne sont pas plus de trois interactions simultanées entre deux atomes de carbone avec hybridation sp. Une liaison est simple (σ) et les deux autres π, perpendiculaires l'une à l'autre. Les deux atomes de carbone ont une orbitale sp libre pour se lier avec d'autres atomes (R-C≡C-R).
Ces orbitales hybrides sont de caractère 50% s et 50% p caractère. Parce que les orbitales s sont plus pénétrantes que les p, ce fait rend les deux carbones de la triple liaison plus acides (accepteurs d'électrons) que les carbones des alcanes ou alcènes..
Pour cette raison, la triple liaison (≡) représente un point spécifique pour les espèces donneuses d'électrons à y ajouter, formant des liaisons simples..
Cela se traduit par la rupture d'une des liaisons π, devenant une double liaison (C = C). L'addition se poursuit jusqu'à ce que R4C-CR4, c'est-à-dire des carbones entièrement saturés.
Ce qui précède peut aussi s'expliquer de cette manière: la triple liaison est une double insaturation.
Les molécules de cycloalkine interagissent par des forces de diffusion ou des forces de Londres et par des interactions de type π-π. Ces interactions sont faibles, mais à mesure que la taille des cycles augmente (comme les trois derniers sur le côté droit de l'image), elles parviennent à former des solides à température et pression ambiantes..
Les liaisons de la triple liaison sont situées sur le même plan et une même ligne. Par conséquent, -C≡C- a une géométrie linéaire, avec les orbitales sp séparées d'environ 180 °.
Ceci a une implication sérieuse sur la stabilité stéréochimique des cycloalcines. Il faut beaucoup d'énergie pour «plier» les orbitales sp car elles ne sont pas flexibles.
Plus la cycloalkine est petite, plus les orbitales sp doivent se plier pour permettre son existence physique. En analysant l'image, on voit, de gauche à droite, que dans le triangle l'angle des liaisons aux côtés de la triple liaison est très prononcé; tandis que dans le décagone ils sont moins raides.
Plus la cycloalkine est grande, plus l'angle de liaison des orbitales sp se rapproche des 180 ° idéaux. Le contraire se produit lorsqu'ils sont plus petits, ce qui les oblige à se plier et à créer un contrainte angulaire en eux, déstabilisant la cycloalkine.
Ainsi, les cycloalcines plus grosses ont une contrainte angulaire plus faible, ce qui permet leur synthèse et leur stockage. Avec cela, le triangle est la cycloalkine la plus instable et le décagone la plus stable de toutes..
En fait, le cyclooctino (celui avec l'octogone) est la taille connue la plus petite et la plus stable; les autres n'existent que comme intermédiaires momentanés dans les réactions chimiques.
Les mêmes normes IUPAC que pour les cycloalcanes et les cycloalcènes doivent être appliquées pour nommer les cycloalcines. 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 être numérotée à partir de l'extrémité la plus proche. Si vous avez par exemple du cyclopropane, alors avoir une triple liaison sera appelé cyclopropino (le triangle dans l'image). Si un groupe méthyle est attaché au sommet supérieur, alors ce sera: 2-méthylcyclopropino.
Les carbones de R-C≡C-R ont déjà leurs quatre liaisons, il manque donc d'hydrogènes (comme c'est le cas avec toutes les cycloalcines de l'image). Cela ne se produit pas uniquement si la triple liaison est en position terminale, c'est-à-dire en bout de chaîne (R-C≡C-H).
Les cycloalcines ne sont pas des composés très courants, de sorte que leurs applications ne le sont pas non plus. Ils peuvent servir de liants (groupes qui se coordonnent) aux métaux de transition, créant ainsi une infinité de composés organométalliques utilisables pour des usages très rigoureux et spécifiques..
Ce sont généralement des solvants sous 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 comme médicaments anticancéreux; Tel est le cas de la dinémycine A. D'autres composés présentant des analogies structurales en ont été synthétisés..
L'image montre sept cycloalcines simples, dans lesquelles il n'y a guère une triple liaison. De gauche à droite, avec leurs noms respectifs, il y a: cyclopropino, le triangle; cyclobutino, le carré; la cyclopentine, le pentagone; la cyclohexine, l'hexagone; la cycloheptine, l'heptagone; cyclooctino, l'octogone; et cyclodécino, le décagone.
Sur la base de ces structures et en substituant les atomes d'hydrogène des carbones saturés, d'autres composés dérivés de celles-ci peuvent être obtenus. Ils peuvent également être soumis à des conditions oxydantes pour générer des doubles liaisons sur d'autres côtés des cycles..
Ces unités géométriques peuvent faire partie d'une structure plus grande, augmentant les chances de fonctionnalisation de l'ensemble. Il n'y a pas beaucoup d'exemples disponibles de cycloalcines, du moins pas sans se plonger dans les domaines profonds de la synthèse organique et de la pharmacologie..
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