„ციკლოპარაფინები. შემადგენლობა, სტრუქტურა, იზომერიზმი"
ციკლოალკანები (ციკლოპარაფინები)
ციკლოალკანები არის უჯერი ნახშირწყალბადები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ნახშირბადის ატომების დახურულ რგოლს.
გაჯერებული ნახშირწყალბადებისგან განსხვავებით, რომლებიც ხასიათდება ღია ნახშირბადის ჯაჭვების არსებობით, არსებობს ნახშირწყალბადები დახურული ჯაჭვებით (ციკლებით). მათი თვისებებით ისინი წააგავს ჩვეულებრივ გაჯერებულ ნახშირწყალბადებს, ალკანებს (პარაფინს), აქედან მოდის მათი სახელწოდება - ციკლოალკანები (ციკლოპარაფინები).
ციკლოალკანების ჰომოლოგიური სერიის ზოგადი ფორმულა არის C n H 2n, ანუ ციკლოალკანები არის ეთილენის ნახშირწყალბადების იზომერები. ნაერთების ამ სერიის წარმომადგენლები არიან ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი, ციკლოპენტანი, ციკლოჰექსანი.
მათი სტრუქტურიდან გამომდინარე, ორგანული ნაერთების მოლეკულები იყოფა ღია ჯაჭვის და ციკლურ ნაერთებად. ციკლები შეიძლება აშენდეს ან მხოლოდ ნახშირბადის ატომებისგან (კარბოციკლები) ან შეიძლება შეიცავდეს სხვა ელემენტების ატომებს (ჰეტეროციკლები). თავის მხრივ, ციკლური ნაერთები არის გაჯერებული, უჯერი და არომატული.
ციკლოალკანის მოლეკულებს აქვთ ჩონჩხი აგებული მხოლოდ sp 3-ჰიბრიდული ნახშირბადის ატომების ციკლის სახით. ციკლოალკანების სახელწოდების შესაქმნელად აუცილებელია შესაბამისი გაჯერებული ნახშირწყალბადის სახელს პრეფიქსი „ციკლოს“ დამატება. ამრიგად, ყველაზე მცირე შესაძლო ციკლოალკანია ციკლოპროპანი, შემდეგ მოდის ციკლობუტანი, შემდეგ ციკლოპენტანი და ა.შ.
შემცვლელების პოზიციები მითითებულია რგოლის ატომების ნუმერაციით, ატომს ყველაზე უფროსი შემცვლელის მქონე ატომს ენიჭება რიცხვი 1. დისპსტიტუირებულ ციკლოალკანებში შემცვლელები შეიძლება განთავსდეს რგოლის იმავე მხარეს (cis-) ან მოპირდაპირე მხარეს. თვითმფრინავი (ტრანს-).
ციკლოალკანის მოლეკულები შეიძლება შედგებოდეს ორი ან მეტი რგოლისგან. ბიციკლური ნახშირწყალბადები უნდა გამოიყოს ციკლების შეერთების (ანელაციის) მეთოდით. თუ ორ რგოლს აქვს მხოლოდ ერთი ნახშირბადის ატომი საერთო, ნაერთებს სპიროციკლურს უწოდებენ. ასეთი ველოსიპედების სახელები იქმნება შესაბამისი ალკანის ჰომოლოგის სახელზე პრეფიქსი „სპიროს“ დამატებით. პრეფიქსის შემდეგ, კვადრატულ ფრჩხილებში მითითებულია ორი რიცხვი, რომელიც მიუთითებს ნახშირბადის ატომების რაოდენობაზე, რომლებიც მდებარეობს ცენტრალური C ატომის თითოეულ მხარეს. ატომების ნუმერაცია იწყება უფრო მცირე ციკლით, ბოლო რიცხვი აღნიშნავს კვანძის ატომს.
სხვა ანულაციის მეთოდით, რგოლები იზიარებენ ნახშირბადის ორ ატომს. ეს არის ეგრეთ წოდებული ხიდი ციკლოალკანები. ასეთი ნაერთების სახელები იწყება ციკლების რაოდენობით, რომლებიც მითითებულია პრეფიქსებით bicyclo-, tricyclo-, შემდეგ კი სამი რიცხვი მიუთითებს კვანძის ატომებთან დაკავშირებული თითოეული ხიდის ნახშირბადის ატომების რაოდენობაზე. დასასრულს შესაბამისი ალკანის სახელი წერია. ატომები დანომრილია, იწყება ერთი კვანძიდან და მოძრაობს უფრო დიდი (მთავარი) ციკლის გასწვრივ სხვა კვანძის C-ატომში. ზოგჯერ მითითებულია დამატებითი ხიდის კოორდინატები.
ქვითარი
1. ციკლოალკანებს მნიშვნელოვანი რაოდენობით შეიცავს ზოგიერთი საბადოს ზეთები (აქედან გამომდინარე, მათი ერთ-ერთი სახელი - ნაფთენები). ნავთობის გადამუშავების დროს გამოიყოფა ძირითადად ციკლოალკანები C 5 H 10 – C 7 H 14.
2. აქტიური ლითონების მოქმედება დიჰალოგენით შემცვლელ ალკანებზე (ვურცის რეაქცია) იწვევს სხვადასხვა ციკლოალკანების წარმოქმნას:
(მეტალის ნატრიუმის ნაცვლად გამოიყენება თუთიის ფხვნილიც).
მიღებული ციკლოალკანის სტრუქტურა განისაზღვრება საწყისი დიჰალოალკანის სტრუქტურით. ამ გზით შესაძლებელია მოცემული სტრუქტურის ციკლოალკანების მიღება. მაგალითად, 1,3-დიმეთილციკლოპენტანის სინთეზისთვის გამოყენებული უნდა იყოს 1,5-დიჰალოგენი - 2,4-დიმეთილპენტანი:
ციკლოალკანების მომზადების სხვა მეთოდებიც არსებობს. მაგალითად, ციკლოჰექსანი და მისი ალკილის წარმოებულები მიიღება ბენზოლისა და მისი ჰომოლოგების ჰიდროგენაციით, რომლებიც ნავთობის გადამუშავების პროდუქტებია.
იზომერიზმი
ციკლოპარაფინები, დაწყებული C 4 H 8-ით, ხასიათდება სტრუქტურული იზომერიზმის ზოგიერთი ტიპით, რომლებიც დაკავშირებულია:
ა) რგოლში ნახშირბადის ატომების რაოდენობით - მაგალითად, (ეთილისციკლოპროპანი), (მეთილციკლობუტანი);
ბ) ნახშირბადის ატომების რაოდენობა შემცვლელებში – 
(1-მეთილ-2-პროპილციკლოპენტანი), (1,2-დიეთილციკლოპენტანი)
გ) რგოლში შემცვლელის პოზიციით – (1,1-დიმეთილციკლოჰექსანი), (1,2-დიმეთილციკლოჰექსანი)
ციკლოალკანებს ასევე ახასიათებს კლასთაშორისი იზომერიზმი ალკენებთან.
თუ რგოლში არის ორი შემცვლელი ნახშირბადის სხვადასხვა ატომზე, შესაძლებელია გეომეტრიული ცის-ტრანს იზომერიზმი, დაწყებული C 5 H 10-ით და ოპტიკური იზომერიზმი. ოპტიკური იზომერიზმი ხდება მაშინ, როდესაც მოლეკულას არ აქვს სიმეტრიის სიბრტყე.
ცის-ტრანს იზომერიზმი ციკლურ ნაერთებში
ციკლურ ნაერთებში ორი შემცვლელის არსებობისას შესაძლებელია ცის-ტრანს იზომერიზმიც. მეთილის ჯგუფები ზემოხსენებულ მაგალითებში შეიძლება განთავსდეს რგოლის სიბრტყის ერთ მხარეს (ამ იზომერს ცის-იზომერი ეწოდება) ან მოპირდაპირე მხარეს (ამ იზომერს ტრანს-იზომერი ეწოდება).
ბუნებრივია, როდესაც ცის- და ტრანს-იზომერების მოდელები ერთმანეთზეა გადანაწილებული, ისინი არ არიან თავსებადი. ორმხრივი იზომერიზაციები მოითხოვს რგოლის გაყოფას, რასაც მოჰყვება რგოლის დახურვა ან ბმის გაწყვეტა შემცვლელსა და ბეჭდის ნახშირბადის ატომს შორის და ახალი ბმის წარმოქმნას რგოლის მეორე მხარეს.
უნდა აღინიშნოს, რომ ციკლურ ნაერთებში შეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ ცის-ტრანს, არამედ სარკის იზომერიზმი. როდესაც ცის-იზომერის მოლეკულის მოდელი იდენტური შემცვლელებით და მისი სარკისებური გამოსახულება ერთობიან, ისინი გაერთიანებულია, ხოლო ცის-იზომერისთვის ეს შეუძლებელია სხვადასხვა შემცვლელებით. ტრანს იზომერებისთვის მოლეკულის მოდელისა და მისი სარკისებური გამოსახულების გაერთიანება შეუძლებელია როგორც იდენტური, ისე განსხვავებული შემცვლელებით.
ციკლობუტანი, ციკლოპენტანი და მათი კონფორმაციები
ციკლური ნაერთები არის ორგანული ნაერთები, რომლებშიც ნახშირბადის ატომები ქმნიან დახურულ ჯაჭვებს, ე.ი. ციკლები. ასეთი ნაერთების უმარტივესი წარმომადგენლები არიან ციკლოპარაფინები ან ციკლოალკანები.
ციკლურ ნაერთებში ობლიგაციების სიძლიერე დამოკიდებულია ატომების რაოდენობაზე, რომლებიც მონაწილეობენ ციკლის ფორმირებაში. იგი განისაზღვრება მისი დაძაბულობის ხარისხით, რომელიც გამოწვეულია რგოლის ატომების ბმის კუთხეების ცვლილებით და ამ ატომების ნორმალური მიმართულებიდან გადახრით.
ციკლოპროპანისთვის ბირთვთაშორისი კუთხეებია 60º, როგორც ტოლგვერდა სამკუთხედში, ციკლობუტანისთვის - 90º, როგორც კვადრატში და ციკლოპენტანში - 108º, როგორც ჩვეულებრივ ხუთკუთხედში. ნახშირბადის ატომის ნორმალური კავშირის კუთხე არის 109,5º. მაშასადამე, როდესაც ზემოხსენებულ ნაერთებში ყველა ნახშირბადის ატომი განლაგებულია იმავე სიბრტყეში, ბმის კუთხეების შემცირება არის 49,5º ციკლოპროპანში, 19,5º ციკლობუტანში და 1,5º ციკლოპენტანში.
რაც უფრო დიდია კავშირის კუთხის გადახრა ნორმალურიდან, მით უფრო დაძაბული და, შესაბამისად, მყიფეა ციკლები. თუმცა, ციკლოპროპანისგან განსხვავებით, ციკლობუტანს და ციკლოპენტანს აქვთ არაპლაპეტური რგოლები. ნახშირბადის ერთ-ერთი ატომი განუწყვეტლივ მოძრაობს თვითმფრინავიდან. ციკლობუტანი არსებობს არაპლექტურ „დაწყობილ“ კონფორმაციებში. ციკლოპენტანი ხასიათდება "კონვერტის" კონფორმაციით. ამრიგად, განხილული ციკლები რხევად მოძრაობაშია, რაც იწვევს მეზობელი ნახშირბადის ატომებიდან წყალბადის ატომების „ოკლუზიის“ შემცირებას და ძაბვის შემცირებას.
ციკლოჰექსანი და მისი კონფორმაციები
ციკლოჰექსანისთვის, როგორც რეგულარული ექვსკუთხედი, ბირთვთაშორისი კუთხეებია 120º. თუ ციკლოჰექსანის მოლეკულას აქვს ბრტყელი სტრუქტურა, მაშინ გადახრა ნახშირბადის ატომის ნორმალური კავშირის კუთხიდან იქნება: 109,5º-120º = 10,5º.
თუმცა, ციკლოჰექსანსა და დიდ რგოლებს აქვთ არაგეგმური სტრუქტურა. განხილულ ციკლოჰექსანის მოლეკულაში შენარჩუნებულია ჩვეული კავშირის კუთხეები, იმ პირობით, რომ ის არსებობს ორ კონფორმაციით "სკამად" და "აბაზანის". "სკამის" კონფორმაცია ნაკლებად დაძაბულია, ამიტომ ციკლოჰექსანი ძირითადად არსებობს I და III კონფორმატორების სახით, ხოლო ციკლი განიცდის უწყვეტ ინვერსიას (inversio - ლათინურიდან გადაბრუნება, გადაწყობა) II კონფორმერის შუალედური ფორმირებით:
სიმეტრიის ღერძი II III I
თორმეტი C–H ბმა, რომელიც ციკლოჰექსანს აქვს სავარძლის კონფორმაციაში, იყოფა ორ ტიპად. ექვსი ბმული რადიალურად არის მიმართული რგოლიდან მოლეკულის პერიფერიაზე და ეწოდება ეკვატორული ბმები (e - ბმები), დანარჩენი ექვსი ბმა მიმართულია ერთმანეთის პარალელურად და სიმეტრიის ღერძზე და ეწოდება ღერძული (a - ბმები). სამი ღერძული კავშირი მიმართულია ერთი მიმართულებით ციკლის სიბრტყიდან, ხოლო სამი მეორეში (არსებობს მონაცვლეობა: ზევით და ქვევით).
ციკლოალკანების თვისებები
ფიზიკური თვისებებიციკლოალკანები ბუნებრივად იცვლება მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად. ნორმალურ პირობებში ციკლოპროპანი და ციკლობუტანი არის აირები, ციკლოალკანები C 5 H 10 - C 16 H 32 - სითხეები, დაწყებული C 17 H 34 - მყარი. ციკლოალკანების დუღილის წერტილები უფრო მაღალია, ვიდრე შესაბამისი ალკანების. ეს გამოწვეულია მკვრივი შეფუთვით და ციკლური სტრუქტურების უფრო ძლიერი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედებით.
ქიმიური თვისებებიციკლოალკანები ძლიერ არის დამოკიდებული რგოლის ზომაზე, რაც განსაზღვრავს მის სტაბილურობას. სამ და ოთხწევრიანი ციკლები ( მცირე ციკლები), როგორც გაჯერებული, მიუხედავად ამისა, ისინი მკვეთრად განსხვავდებიან ყველა სხვა გაჯერებული ნახშირწყალბადებისგან. ციკლოპროპანსა და ციკლობუტანის ბმის კუთხეები მნიშვნელოვნად უფრო მცირეა, ვიდრე ნორმალური ტეტრაედრული კუთხე 10928', დამახასიათებელი sp 3 -ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომისთვის.
ეს იწვევს ასეთ ციკლებში დიდ დაძაბულობას და რეაგენტების გავლენის ქვეშ გახსნის ტენდენციას. ამრიგად, ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი და მათი წარმოებულები შედის დამატების რეაქციები, ავლენს უჯერი ნაერთების ხასიათს. დამატების რეაქციების სიმარტივე მცირდება ციკლის სიძლიერის შემცირებით სერიაში:
ციკლოპროპანი > ციკლობუტანი >> ციკლოპენტანი.
ყველაზე სტაბილურია 6-წევრიანი ციკლები, რომლებშიც არ არის კუთხოვანი და სხვა სახის სტრესი.
მცირე ციკლები(C 3 H 6 - C 4 H 8) საკმაოდ ადვილად შედის ჰიდროგენიზაციის რეაქციებში:
ციკლოპროპანი და მისი წარმოებულები ამატებენ ჰალოგენებს და წყალბადის ჰალოგენებს:
სხვა ციკლებში (დაწყებული C 5-დან), კუთხური სტრესი თავისუფლდება მოლეკულების არაგეგმური სტრუქტურის გამო. ამიტომ ციკლოალკანებს (C 5 და უფრო მაღალი) სტაბილურობის გამო ახასიათებთ რეაქციები, რომლებშიც ციკლური სტრუქტურა შენარჩუნებულია, ე.ი. ჩანაცვლების რეაქციები.
ეს ნაერთები, ისევე როგორც ალკანები, ასევე განიცდიან დეჰიდროგენაციისა და დაჟანგვის რეაქციებს კატალიზატორის თანდასწრებით და ა.შ.
ციკლოალკანების თვისებებში ასეთი მკვეთრი განსხვავება რგოლის ზომადან გამომდინარე იწვევს არა ციკლოალკანების ზოგადი ჰომოლოგიური სერიის გათვალისწინების აუცილებლობას, არამედ მათი ინდივიდუალური სერიების რგოლის ზომის მიხედვით. მაგალითად, ციკლოპროპანის ჰომოლოგიურ სერიაში შედის: ციკლოპროპანი C 3 H 6, მეთილციკლოპროპანი C 4 H 8, ეთილციკლოპროპანი C 5 H 10 და ა.შ.
განაცხადი
ციკლოჰექსანს და ეთილციკლოჰექსანს უდიდესი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. ციკლოჰექსანი გამოიყენება ციკლოჰექსანოლის, ციკლოჰექსანონის, ადიპინის მჟავის, კაპროლაქტამის დასამზადებლად და ასევე გამხსნელად. ციკლოპროპანი გამოიყენება სამედიცინო პრაქტიკაში, როგორც საინჰალაციო საანესთეზიო.
გამოყენებული ლიტერატურის სია
1. ქიმია: ორგანული ქიმია: საგანმანათლებლო პუბლიკაცია მე-10 კლასისთვის. საშ. სკოლა – მოსკოვი, განმანათლებლობა, 1993 წ
2. გლინკა ნ.ლ. ზოგადი ქიმია. -25-ე გამოცემა, რევ. – ლ.: ქიმია
3. არტემენკო ა.ი. ორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო. შენობებისთვის. სპეციალისტი. უნივერსიტეტები – მ.: უმაღლესი სკოლა, 2000 წ.
4. ბერეზინი ბ.დ., ბერეზინი დ.ბ. თანამედროვე ორგანული ქიმიის კურსი. სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. – მ.: უმაღლესი სკოლა, 1999 წ.
5. ქიმია. სკოლის მოსწავლეთა სახელმძღვანელო, მ., 1995 წ.
6. ქიმია. ენციკლოპედია ბავშვებისთვის. ავანტა, 2000 წ.
7. ხომჩენკო გ.პ. ქიმია მათთვის, ვინც უნივერსიტეტში ჩადის. – მ., 1995 წ
8. „ორგანული ქიმია“, განათლება, 1991 წ
ციკლოპროპანი
ციკლოპანი (Cyclopropanum).
სინონიმი: ციკლოპროპანი.
უფერო აალებადი გაზი, დამახასიათებელი სუნით, რომელიც მოგვაგონებს ნავთობის ეთერს და მკვეთრი გემოთი. ფარდობითი სიმკვრივე 1,879 4 - 20 C ტემპერატურაზე და 5 ატმ წნევაზე გადადის თხევად მდგომარეობაში; ციკლოპროპანის დუღილის წერტილი ატმოსფერულ წნევაზე არის 347 C. იგი ოდნავ ხსნადია წყალში (გაზის ერთი მოცულობის + 20 C ტემპერატურაზე იხსნება 2,85 მოცულობით წყალში). ადვილად ხსნადი ალკოჰოლში, ნავთობის ეთერში, ქლოროფორმში და ცხიმოვან ზეთებში.
ციკლოპროპანს აქვს ძლიერი ზოგადი ტკივილგამაყუჩებელი ეფექტი. უკიდურესად აალებადი; მისი ნარევები ჟანგბადთან, აზოტის ოქსიდთან და ჰაერთან შეიძლება აფეთქდეს ცეცხლთან, ელექტრო ნაპერწკალთან და სხვა წყაროებთან შეხებისას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ანთება. ციკლოპროპანის გამოყენებისას აუცილებელია ყველა ზომა აფეთქების შესაძლებლობის თავიდან ასაცილებლად, მათ შორის სიფრთხილის ზომები ელექტრო და რენტგენის აღჭურვილობის გამოყენებასთან და სტატიკური ელექტროენერგიის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად. ამ მახასიათებლების გამო, ისევე როგორც ზოგადი ანესთეზიის ახალი მეთოდებისა და საშუალებების გამო, ციკლოპროპანი ახლა ძალიან იშვიათად გამოიყენება როგორც საანესთეზიო. ციკლოპროპანი სწრაფად მოქმედებს. კონცენტრაციით 4 vol. % იწვევს ანალგეზიას, 6 ტ. % - გამორთავს ცნობიერებას, 8 - 10 ტ. % - იწვევს ანესთეზიას (III სტადია), კონცენტრაციით 20 -30 ვ. % - ღრმა ანესთეზია.
ორგანიზმში ციკლოპროპანი არ ნადგურდება და უცვლელი სახით გამოიყოფა ინჰალაციის შეწყვეტიდან თითქმის 10 წუთის შემდეგ.
ციკლოპროპანს არ აქვს გამოხატული გავლენა ღვიძლისა და თირკმელების ფუნქციებზე; ოდნავ ამცირებს დიურეზს. ზოგჯერ ციკლოპროპანით ანესთეზიის დროს ვითარდება ხანმოკლე ჰიპერგლიკემია, რომელიც დაკავშირებულია ადრენორეაქტიული სისტემების აგზნებასთან. ეს ეფექტი ნაკლებად გამოხატულია, ვიდრე ეთერის გამოყენებისას.
ციკლოპროპანს აქვს მასტიმულირებელი მოქმედება ორგანიზმის ქოლინორეაქტიულ სისტემებზე და იწვევს პულსის უმნიშვნელო შენელებას და შესაძლებელია არითმიები. ციკლოპროპანის ზემოქმედებით საგრძნობლად იზრდება მიოკარდიუმის მგრძნობელობა ადრენალინის მიმართ; ადრენალინის მიღებამ ციკლოპროპანის ანესთეზიის დროს შეიძლება გამოიწვიოს პარკუჭის ფიბრილაცია.
არტერიული წნევა ოდნავ იზრდება ანესთეზიის დროს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სისხლდენის გაძლიერება.
ციკლოპროპანი გამოიყენება შესავალი და ძირითადი ანესთეზიისთვის (ციკლოპროპანი ჟანგბადით); ხშირად გამოიყენება სხვა საანესთეზიო საშუალებებთან (აზოტის ოქსიდი, ეთერი) და კუნთების რელაქსანტებთან ერთად. მითითებულია ფილტვის დაავადებების მქონე პაციენტებისთვის, რადგან არ იწვევს სასუნთქი გზების ლორწოვანი გარსის გაღიზიანებას. ის შეიძლება დაინიშნოს ღვიძლის დაავადებებისა და დიაბეტის დროს.
ციკლოპროპანის ანესთეზია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოკლევადიანი ქირურგიული ჩარევებისთვის.
ციკლოპროპანი გამოიყენება ჟანგბადთან ნარევში დახურულ და ნახევრად დახურულ სისტემაში (ზოგჯერ ნახევრად ღია) დოზიმეტრებით ანესთეზიის აპარატების გამოყენებით. ანესთეზიის შესანარჩუნებლად გამოიყენება 15-18% ციკლოპროპანი. ანესთეზიის ინდუქცია ხორციელდება ციკლოპროპანის უფრო მაღალი კონცენტრაციით. ოპერაციის დასრულებისას ციკლოპროპანის მიწოდება წყდება და 2-5 წუთის შემდეგ. სუფთა ჟანგბადის ჩასუნთქვით პაციენტები იღვიძებენ.
ჟანგბადის მიწოდება უნდა იყოს უწყვეტი. აუცილებელია ფილტვების საკმარისი ვენტილაციის უზრუნველყოფა და ორგანიზმის გათავისუფლება ნახშირორჟანგისაგან.
ზოგჯერ კომპონენტად გამოიყენება ციკლოპროპანი. ნატრიუმის თიოპენტალით ინტრავენური ანესთეზიის ინდუქციის შემდეგ მიეწოდება აირების ნარევი (ნახევრად დახურული მეთოდით) შემდეგი თანაფარდობით: აზოტის ოქსიდი - 1 წილი, ჟანგბადი - 2 წილი, ციკლოპროპანი - 0,4 წილი.
ამ ნარევის გამოყენებისას, ანესთეზიის დასრულების შემდეგ, აუცილებელია ნარკოტიკული კომპონენტების გამორიცხვა გარკვეული თანმიმდევრობით (ჰიპოქსიის განვითარების თავიდან ასაცილებლად): ჯერ შეწყვიტოთ ციკლოპროპანის მიწოდება, 2-3 წუთის შემდეგ - აზოტის ოქსიდი და შემდეგ. იგივე პერიოდი - ჟანგბადი.
ციკლოპროპანის სწორი დოზირებით, ანესთეზია გართულებების გარეშე მიმდინარეობს, პაციენტები სწრაფად იღვიძებენ ინჰალაციის დასრულების შემდეგ. დოზის გადაჭარბების შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს სუნთქვის გაჩერება და გულის დეპრესია, მათ შორის გულის გაჩერება.
ანესთეზიის შეწყვეტის შემდეგ სწრაფი გამოღვიძების გამო, პაციენტებს შეიძლება განიცადონ ძლიერი ტკივილი ოპერაციის შემდეგ, ამიტომ რეკომენდებულია ანალგეტიკის მიღება ოპერაციის დასრულებამდე. ანესთეზიის შემდეგ შედარებით ხშირია თავის ტკივილი, ზოგიერთ შემთხვევაში კი პოსტოპერაციული ღებინება და ნაწლავის პარეზი. ამიტომ პაციენტებს ანესთეზიისგან გამოღვიძების შემდეგ სჭირდებათ ფრთხილად მონიტორინგი.
ციკლოპროპანის ანესთეზიის დროს ადრენალინისა და ნორეპინეფრინის მიღება უკუნაჩვენებია.
გამოშვების ფორმა: უჟანგავი ფოლადის ცილინდრებში 1 და 2 ლიტრი თხევადი ციკლოპროპანის ტევადობით 5 ატმ წნევის ქვეშ; ცილინდრები შეღებილია ნარინჯისფრად და აქვს წარწერა.
ციკლოპროპანის გამოყენების უფლება მხოლოდ სამედიცინო პერსონალს აქვს გავლილი.
შენახვა: გრილ ადგილას ხანძრის წყაროსგან მოშორებით.
მედიკამენტების დირექტორია. 2012
აგრეთვე იხილეთ ინტერპრეტაციები, სინონიმები, სიტყვის მნიშვნელობა და რა არის ციკლოპროპანი რუსულ ენაზე ლექსიკონებში, ენციკლოპედიებსა და საცნობარო წიგნებში:
- ციკლოპროპანი
(ტრიმეთილენი) უფერო აირი, დუღილის წერტილი -32,7 °C. წამალია... - ციკლოპროპანი
ტრიმეთილენი, ალიციკლური ნახშირწყალბადი; უფერო გაზი, დუღილის წერტილი 32,8 |C, სიმკვრივე 0,720 გ/სმ3 (-79 |C); წყალში ხსნადი, ალკოჰოლში ხსნადი... - ციკლოპროპანი ბროკჰაუზისა და ეუფრონის ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
(ტრიმეთილენი) - b75_173-1.jpg ცდილობდა მიეღო, მაგრამ წარუმატებლად, Reboul ტრიმეთილენ ბრომიდიდან ბრომის ამოღებით: შედეგი იყო ჩვეულებრივი პროპილენი; 1882 წელს ფროიდი... - ციკლოპროპანი ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
a, pl. არა, მ.ქიმი. ორგანული ნაერთი - ალიციკლური ნახშირწყალბადი, გაზი, რომელიც გამოიყენება ქირურგიაში ... - ციკლოპროპანი დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
ციკლოპროპანი (ტრიმეთილენი), უფერო. გაზი, დუღილის წერტილი -32,7 °C. წამალია... - ციკლოპროპანი ბროკჰაუზისა და ეფრონის ენციკლოპედიაში:
(ტრიმეთილენი)? ცდილობდა, მაგრამ წარუმატებლად, მიეღო Reboul ტრიმეთილენ ბრომიდიდან ბრომის ამოღებით: შედეგი იყო ჩვეულებრივი პროპილენი; თუმცა 1882 წელს ფროიდი... - ციკლოპროპანი უცხო სიტყვების ახალ ლექსიკონში:
(იხ. ციკლი... + პროპანი) ორგანული ნაერთი, ალიციკლური ნახშირწყალბადი; გაზი; appl. ქირურგიაში, როგორც გენერალი... - ციკლოპროპანი უცხოური გამონათქვამების ლექსიკონში:
[სმ. ციკლი... + პროპან] ორგანული ნაერთი, ალიციკლური ნახშირწყალბადი; გაზი; appl. ქირურგიაში, როგორც გენერალი... - ციკლოპროპანი რუსული ენის სინონიმების ლექსიკონში.
- ციკლოპროპანი რუსული ენის სრულ ორთოგრაფიულ ლექსიკონში:
ციკლოპროპანი,... - ციკლოპროპანი მართლწერის ლექსიკონში:
ციკლოპროპანი,... - ციკლოპროპანი თანამედროვე განმარტებითი ლექსიკონში, TSB:
(ტრიმეთილენი), უფერო აირი, დუღილის წერტილი -32,7 °C. წამალია... - მეთოქსიფლურანი მედიკამენტების დირექტორიაში:
მეტოქსიფლურანი (მეთოქსიფლუგანუმი) 1, 1 - (დიფლუორო-2, 2-დიქლორო-1 მეთოქსიეთანი) სინონიმები: ინჰალანი, პენტრანი, ინჰალანი, მეთოფლურანუმი, მეტოფანი, პენტრანი, პენტრანი. უფერო გამჭვირვალე აქროლადი სითხე... - პარკუჭის ფიბრილაცია სამედიცინო ლექსიკონში:
- პარკუჭის ფიბრილაცია დიდ სამედიცინო ლექსიკონში:
პარკუჭოვანი ფიბრილაცია (VF) არის გულის არითმიის ფორმა, რომელიც ხასიათდება პარკუჭოვანი მიოკარდიუმის ცალკეული ბოჭკოების შეკუმშვის სრული ასინქრონულობით, რაც იწვევს ეფექტური სისტოლის დაკარგვას და ... - გაჯერებული ნაერთები დიდ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
(შეზღუდული ნაერთები) ორგანული ნაერთები, რომელთა მოლეკულებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია მხოლოდ მარტივი ბმებით "ღია" ჯაჭვებში (ალიფატური გაჯერებული ნაერთები) ... - ალიციკლური ნაერთები დიდ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
ორგანული ნაერთები, რომლებიც შეიცავს სამი ან მეტი ნახშირბადის ატომის ციკლებს (რგოლებს) მათ მოლეკულებში (გარდა არომატული ნაერთებისა). შეიცავს ნახშირწყალბადებს და... - ციკლოალკანები დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
ციკლოპარაფინები, ციკლანები, CnH2n ზოგადი ფორმულის გაჯერებული ციკლური ნახშირწყალბადები (იხ. ალიციკლური ნაერთები). უმარტივესი ციკლოპროპანის, ციკლოპროპანის რგოლი შედგება... - ციკლური კავშირები დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
ნაერთები, ნაერთები (ძირითადად ორგანული), რომელთა მოლეკულები შეიცავს სამი ან მეტი ატომის ერთ ან მეტ რგოლს (ციკლს, ბირთვს). ყველაზე...
გაჯერებული ნახშირწყალბადებისგან განსხვავებით, რომლებიც ხასიათდება ღია ნახშირბადის ჯაჭვების არსებობით, არსებობს ნახშირწყალბადები დახურული სქემები(ციკლები). მათი თვისებებით ისინი წააგავს ჩვეულებრივ გაჯერებულ ნახშირწყალბადებს, ალკანებს (პარაფინს), აქედან მოდის მათი სახელწოდება - ციკლოალკანები (ციკლოპარაფინები). ციკლოალკანების ჰომოლოგიური სერიის ზოგადი ფორმულა Cნჰ2nანუ ციკლოალკანები არის ეთილენის ნახშირწყალბადების იზომერები. ნაერთების ამ სერიის წარმომადგენლები არიან ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი, ციკლოპენტანი, ციკლოჰექსანი.
ციკლოპროპანი
ციკლობუტანი
ციკლოპენტანი
ციკლოჰექსანი
ძალიან ხშირად ორგანულ ქიმიაში ჩამოთვლილი ციკლოალკანების სტრუქტურული ფორმულები გამოსახულია C და H სიმბოლოების გარეშე მარტივი გეომეტრიული ფიგურებით.
ციკლოალკანების ჰომოლოგიური სერიის ზოგადი ფორმულა არის CnH2n. ზუსტად იგივე ფორმულა აღწერს ალკენების ჰომოლოგიურ სერიას. საიდანაც გამომდინარეობს, რომ თითოეული ციკლოალკანისთვის არის შესაბამისი ალკენი. ეს არის ეგრეთ წოდებული "კლასთაშორისი" იზომერიზმის მაგალითი.
ციკლოალკანების იზომერიზმი და ნომენკლატურა
1) ციკლოალკანებს, ისევე როგორც ყველა კლასის ორგანულ ნაერთებს, ახასიათებს ნახშირბადის ჩონჩხის იზომერიზმი (სტრუქტურული იზომერიზმი). ციკლოალკანების სტრუქტურული იზომერიზმი, პირველ რიგში, განისაზღვრება რგოლის ზომით. ამრიგად, არსებობს C4H8 ფორმულის ორი ციკლოალკანი: ციკლობუტანი და მეთილციკლოპროპანი. მეორეც, ასეთი იზომერიზმი განისაზღვრება რგოლში შემცვლელების პოზიციით (მაგალითად, 1,1 და 1,2-დიმეთილბუტანი).
ა) რგოლის იზომერიზმი:
ა) გვერდითი ჯაჭვების იზომერიზმი:
2) რგოლში შემცვლელების პოზიციის იზომერიზმი:
3) კლასთაშორისი იზომერიზმი ალკენებთან:
4)სივრცითი იზომერიზმი. რგოლში C-C ბმების ირგვლივ თავისუფალი ბრუნვის არარსებობა ქმნის წინაპირობებს სივრცითი იზომერების არსებობისთვის ზოგიერთ ჩანაცვლებულ ციკლოალკანში. მაგალითად, 1,2-დიმეთილციკლოპროპანის მოლეკულაში ორი CH3 ჯგუფი შეიძლება განთავსდეს რგოლის სიბრტყის ერთსა და იმავე მხარეს (ცის-იზომერი) ან მოპირდაპირე მხარეებზე (ტრანს-იზომერი):
რგოლის ზომის მიხედვით ციკლოალკანები იყოფა რამდენიმე ჯგუფად, რომელთაგან განვიხილავთ მცირე (C3, C4) და ჩვეულებრივ (C5-C7) ციკლებს.
საერთაშორისო ნომენკლატურის წესების მიხედვით, ციკლოალკანებში მთავარია ნახშირბადის ატომების ჯაჭვი, რომელიც ქმნის ციკლს. სახელწოდება ეფუძნება ამ დახურული ჯაჭვის სახელს პრეფიქსის "ციკლო-" დამატებით (ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი, ციკლოპენტანი, ციკლოჰექსანი და ა.შ.). თუ რგოლში არის შემცვლელები, რგოლში ნახშირბადის ატომები დანომრილია ისე, რომ ტოტებმა მიიღონ ყველაზე დაბალი შესაძლო რიცხვები. ამრიგად, ნაერთს უნდა ეწოდოს 1,2-დიმეთილციკლობუტანი და არა 2,3-დიმეთილციკლობუტანი, ან 3,4-დიმეთილციკლობუტანი.
ციკლოალკანების სტრუქტურული ფორმულები ჩვეულებრივ იწერება შემოკლებული ფორმით, რგოლის გეომეტრიული ფორმის გამოყენებით და ნახშირბადისა და წყალბადის ატომების სიმბოლოების გამოტოვებით.
ციკლოალკანების ფიზიკური თვისებები
ნორმალურ პირობებში სერიის პირველი ორი წევრი (C3 - C4) არის აირები, (C5 - C11) სითხეებია და C12-დან დაწყებული მყარი. ციკლოალკანების დუღილისა და დნობის წერტილები უფრო მაღალია, ვიდრე შესაბამისი ალკანების. ციკლოალკანები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება მოლური მასა და შესაბამისად იზრდება დნობის წერტილი.
ციკლოალკანების ქიმიური თვისებები
თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული ციკლის ზომაზე, რაც განსაზღვრავს მის სტაბილურობას.
სამ და ოთხწევრიანი ციკლები (პატარა ციკლები), რომლებიც გაჯერებულია, მიუხედავად ამისა, მკვეთრად განსხვავდება ყველა სხვა გაჯერებული ნახშირწყალბადებისგან. ციკლოპროპანსა და ციკლობუტანის კავშირის კუთხეები მნიშვნელოვნად მცირეა, ვიდრე ნორმალური ტეტრაედრული კუთხე 109°28', რომელიც დამახასიათებელია sp3-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომისთვის.
ეს იწვევს ასეთ ციკლებში დიდ დაძაბულობას და რეაგენტების გავლენის ქვეშ გახსნის ტენდენციას. ამრიგად, ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი და მათი წარმოებულები შედიან დამატებით რეაქციებში, ავლენენ უჯერი ნაერთების ხასიათს. დამატების რეაქციების სიმარტივე მცირდება ციკლის სიძლიერის შემცირებით სერიაში:
ციკლოპროპანი > ციკლობუტანი >> ციკლოპენტანი
ყველაზე სტაბილურია 6-წევრიანი ციკლები, რომლებშიც არ არის კუთხოვანი და სხვა სახის სტრესი.
· მცირე ციკლები (C3 – C4) საკმაოდ ადვილად შედიან ჰიდროგენიზაციის რეაქციებში:
· ციკლოპროპანი და მისი წარმოებულები ამატებენ ჰალოგენებს და წყალბადის ჰალოგენებს:
ციკლოპროპანი და მისი ჰომოლოგები რეაგირებენ წყალბადის ჰალოგენებთან რგოლის გახსნით მარკოვნიკოვის წესის შესაბამისად.
როდესაც არასიმეტრიული ალკენი აერთიანებს ჰიდროჰალიუმის მჟავას, ჰალოგენი ემატება ნახშირბადის ატომს, რომელიც შეიცავს წყალბადის ნაკლებ ატომს.
სხვა ციკლებში (C5-დან დაწყებული) კუთხური სტრესი თავისუფლდება მოლეკულების არაგეგმური სტრუქტურის გამო. ამიტომ ციკლოალკანებს (C5 და უფრო მაღალი) სტაბილურობის გამო ახასიათებთ რეაქციები, რომლებშიც შენარჩუნებულია ციკლური სტრუქტურა, ე.ი. ჩანაცვლების რეაქციები.
რეაქცია მიმდინარეობს ჯაჭვის რადიკალური მექანიზმით (მსგავსია ალკანებში ჩანაცვლება).
ეს ნაერთები, ისევე როგორც ალკანები, ასევე განიცდიან დეჰიდროგენაციის რეაქციებს, მაგალითად, ციკლოჰექსანის და მისი ალკილის წარმოებულების დეჰიდროგენაციას:
ისევე როგორც დაჟანგვა კატალიზატორის თანდასწრებით, მაგალითად ციკლოჰექსანის დაჟანგვა:
ციკლოალკანების ქიმიური თვისებების შეჯამებით, მათი ქიმიური თვისებები შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
საცნობარო მასალა ტესტის ჩასატარებლად:
მენდელეევის ცხრილი
ხსნადობის ცხრილი
ციკლოპროპანი 1881 წელს აღმოაჩინა ავგუსტ ფროუნდმა, რომელმაც ასევე შესთავაზა ახალი ნივთიერების სწორი სტრუქტურა თავის პირველ ნაშრომში. ფროუნდი მკურნალობდა 1,3-დიბრომოპროპანს ნატრიუმით, რამაც გამოიწვია ვურცის ინტრამოლეკულური რეაქცია, რასაც უშუალოდ ციკლოპროპანამდე მიჰყავდა.
$BrCH_2CH_2CH_2Br + 2Na \ to (CH_2)_3 + 2NaBr$
რეაქციის ეფექტურობა გააუმჯობესა გუსტაფსონმა 1887 წელს ნატრიუმის ნაცვლად თუთიის გამოყენებით. ციკლოპროპანს არ ჰქონდა კომერციული გამოყენება მანამ, სანამ ჰენდერსონმა და ლუკასმა არ აღმოაჩინეს მისი საანესთეზიო თვისებები 1929 წელს; სამრეწველო წარმოება დაიწყო 1936 წელს.
ციკლოპროპანის სტრუქტურა
ციკლოპროპანი არის ციკლოალკანის მოლეკულა $C_3H_6$ მოლეკულური ფორმულით, რომელიც შედგება სამი ნახშირბადის ატომისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული რგოლის შესაქმნელად, ნახშირბადის თითოეული ატომი მიბმული წყალბადის ორ ატომთან, რაც იწვევს მოლეკულის $D3h$ სიმეტრიას.
სურათი 1.
ციკლოპროპანსა და პროპილენს აქვთ იგივე მოლეკულური ფორმულა, $C_3H_6$, მაგრამ აქვთ განსხვავებული სტრუქტურა, რაც მათ სტრუქტურულ იზომერებად აქცევს.
ციკლოპროპანი არის საანესთეზიო. თანამედროვე საანესთეზიო პრაქტიკაში იგი შეიცვალა სხვა საშუალებებით, მისი უკიდურესი რეაქტიულობის გამო ნორმალურ პირობებში: როდესაც აირი შერეულია ჟანგბადთან, არსებობს აფეთქების მნიშვნელოვანი რისკი.
ციკლოპროპანის წარმოებულების ენანტიომერიზმი
ალიციკლური ნაერთების ენანტიომერიზმი ხდება ქირალური ნახშირბადის ატომისა და სიმეტრიის ელემენტების, უპირველეს ყოვლისა, სიმეტრიის სიბრტყის არსებობისას. ამრიგად, ციკლოპროპანი ორი იდენტური შემცვლელით ტრანს-1,2-პოზიციაში ან ორი განსხვავებული შემცვლელით ტრანს-1,2 და ცის-1,2-პოზიციაში არსებობს ენანტიომერების სახით:
სურათი 4.
ორი იდენტური შემცვლელის ცის-1,2 და ტრანს-1,2 პოზიციებით ნაერთები ერთმანეთის დიასტერეოიზომერებია.
ციკლოპროპანის მოლეკულური სტრუქტურა
ციკლოპროპანის მოლეკულური სტრუქტურა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც რეგულარული სამკუთხედი, რომელსაც აქვს ბმის კუთხე სამ ნახშირბადის ატომს შორის 60$^\circ$ და წყალბად-ნახშირბად-წყალბადის კუთხით 114$^\circ$:
სურათი 5.
ამრიგად, ციკლოპროპანის რგოლში ბმის კუთხეები 49,5$^\circ$-ით ნაკლებია, ვიდრე ტეტრაედრული კუთხეები ალკანების ნახშირბადის ატომებს შორის, რაც იწვევს სტრესს, რომელსაც ბაიერის კუთხის სტრესი ეწოდება.
ციკლოპროპანის მოლეკულებში კვანტური მექანიკური გამოთვლების მიხედვით, ნახშირბადის შეკრულ ატომებს შორის რეალური კუთხეები (მათი $sp^3$ ჰიბრიდული ორბიტალები) არის არა 60$^\circ$, არამედ 104$^\circ$:
სურათი 6.
ეს გადახრა აიხსნება ორი განსხვავებული თეორიით:
შედეგად, ორბიტალების მაქსიმალური გადახურვა ხდება არა $C-C$ ობლიგაციების შუა ბირთვული ღერძების გასწვრივ, არამედ გარკვეულწილად მათ გარეთ (სამკუთხედის გვერდების გარეთ) სუსტი „ბანანის მსგავსი“ ბმების წარმოქმნით, რომლებიც რეალურად არის შუალედური $\sigma$- და $\pi$-ობლიგაციებს შორის (ნახ. 7, a, A. Coulson and I. I. Moffitt, 1947).
ასევე არსებობს მოსაზრება ნახშირბადის ატომების $sp^2$-ჰიბრიდული მდგომარეობის შესახებ ციკლოპროპანში და $p$-ატომური ორბიტალების მნიშვნელოვანი წვლილი ბანანის მსგავსი ბმების წარმოქმნაში (ნახ. 7, b, A. Walp, 1949),
ნახაზი 7. ციკლოპროპანში ბმის ფორმირების სქემა: a - A, Coulson და E. Moffitt-ის სტრუქტურა, b - A. Walsh-ის სტრუქტურა. ავტორი24 - სტუდენტური ნამუშევრების ონლაინ გაცვლა
ასეთი კავშირისა და შიდა „ბაიერის“ ძაბვის არსებობა იწვევს ციკლოპროპანის შიდა ენერგიის გადახრას სხვა ციკლოალკანებთან შედარებით და იწვევს მის მაღალ რეაქტიულობას, ალკენების მსგავსი. ეს პირობითად ნიშნავს, რომ პროპანის ციკლოპროპანში ციკლიზაცია უფრო ენდოთერმული რეაქციაა, რომელიც მოითხოვს დამატებით ენერგიას - "ძაბვის" ენერგიას ჰექსანის ციკლოჰექსანში ციკლიზაციასთან შედარებით. ამიტომ, პროპანის ციკლის გაყოფით მიმდინარე რეაქციებში გამოიყოფა ჭარბი ენერგიის „ძაბვა“, რაც მისი მაღალი რეაქტიულობის გამოვლინებაა.
ციკლოპროპანი, როგორც საანესთეზიო
ციკლოპროპანი კლინიკურ პრაქტიკაში შემოიტანა ამერიკელმა ანესთეზიოლოგმა რალფ უოტერსმა, რომელმაც გამოიყენა დახურული სისტემა ნახშირორჟანგის შთანთქმით ამ მაშინდელი ძვირადღირებული აგენტის შესანარჩუნებლად. ციკლოპროპანი არის შედარებით ძლიერი საანესთეზიო, არაგამაღიზიანებელი და ტკბილი სუნი, მინიმალური ალვეოლური კონცენტრაციით 17.5% და სისხლი/გაზის გაყოფის კოეფიციენტი 0.55. ეს ნიშნავს, რომ ანესთეზიის ინდუქცია ციკლოპროპანისა და ჟანგბადის ჩასუნთქვით იყო სწრაფი და არა უსიამოვნო. თუმცა, ხანგრძლივი ციკლოპროპანის ანესთეზიის დროს პაციენტებს შეიძლება აღენიშნებოდეთ არტერიული წნევის უეცარი დაქვეითება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გულის არითმია; რეაქცია ცნობილია როგორც "ციკლოპროპანური შოკი". ამ მიზეზით, ისევე როგორც მისი მაღალი ღირებულებისა და მისი ფეთქებადი ხასიათის გამო, ის ახლა გამოიყენება მხოლოდ ანესთეზიის ინდუქციისთვის და გამორთულია კლინიკური გამოყენებისგან 1980-იანი წლების შუა პერიოდიდან. ციკლოპროპანის ცილინდრები და მათი ნაკადის მრიცხველები შეღებილი იყო ნარინჯისფრად.
ციკლოპროპანი არააქტიურია GABA და გლიცინის რეცეპტორებზე, მაგრამ ამის ნაცვლად მოქმედებს როგორც NMDA რეცეპტორის ანტაგონისტი. ის ასევე აფერხებს AMPA რეცეპტორს და ნიკოტინის აცეტილქოლინის რეცეპტორს და ააქტიურებს გარკვეულ K2P არხებს.
ციკლოპროპანის მოლეკულაში ნახშირბადის ყველა ატომი განლაგებულია იმავე სიბრტყეში.
ციკლში ნახშირბადის ატომების ამ განლაგებით, ბმის კუთხეები უნდა იყოს 60 0-ის ტოლი, ხოლო მათი გადახრის სიდიდე ნორმალური კავშირის კუთხიდან (109 0 28) უნდა იყოს: α = (109 0 28 - 60 0): 2 = 24 0 44. ეს არის ყველაზე ინტენსიური ციკლური სისტემა.
თუმცა, სინამდვილეში, ნახშირბადის ატომებს შორის კავშირის კუთხეები ციკლოპროპანის რგოლში არის 106 0. ეს აიხსნება იმით, რომ σ ბმები ნახშირბადის ატომებს შორის ციკლოპროპანში განსხვავდება ჩვეულებრივი σ ბმებისგან, რომლებიც წარმოიქმნება sp 3 ჰიბრიდული ორბიტალების ალკანებში გადახურვისას.
როდესაც ციკლოპროპანის რგოლში წარმოიქმნება ნახშირბად-ნახშირბადის ბმები, ხდება sp 3-ჰიბრიდული ორბიტალების მხოლოდ ნაწილობრივი გადახურვა, რომელიც მიმართულია არა სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელიც აკავშირებს შეკრული ნახშირბადის ატომების ცენტრებს, არამედ ციკლოპროპანის სიბრტყის გარეთ, რაც იწვევს მოხრილის წარმოქმნას. ორბიტალები ან ე.წ ბანანი ან τ- (ბერძნ. „ტაუ“) ობლიგაციები.
ციკლოპროპანში ბანანის (ან τ-) ობლიგაციების წარმოქმნა იწვევს ციკლში კუთხური სტრესის შემცირებას, რადგან ორი ელექტრონული ღრუბლის ღერძებს შორის კუთხე იზრდება 60 0-დან 106 0-მდე, ხოლო თავად τ-ბმები ნაწილობრივ ხდება. უჯერი და იკავებს შუალედურ პოზიციას σ- და π- ობლიგაციებს შორის.
ეს ხსნის ციკლოპროპანის მიდრეკილებას, განიცადოს დამატებითი რეაქციები. ციკლოპროპანის მოლეკულაში ნახშირბადის ატომების ნაწილობრივ უჯერი ბუნებას ასევე მოწმობს წყალბადის ატომების პროტონების გაზრდილი მობილურობა.
ციკლობუტანისა და ციკლოპენტანის სტრუქტურა
ციკლობუტანში და განსაკუთრებით ციკლოპენტანში, კუთხური დაძაბულობა, რომელიც დაკავშირებულია ნახშირბადის ატომების ბმის კუთხეების ნორმალური კავშირის კუთხიდან (109 0 28) გადახრასთან, მნიშვნელოვნად დაბალია.
როდესაც ოთხ და ხუთწევრიანი რგოლების ყველა ნახშირბადის ატომები განლაგებულია ერთ სიბრტყეში, კავშირის კუთხეების გადახრა არის შესაბამისად:
ციკლობუტანისთვის - (109 0 28 - 90 0) : 2 = 9 0 44
ციკლოპენტანისთვის - (109 0 28 - 108 0) : 2 = 0 0 44
თუმცა, სინამდვილეში, ციკლობუტანის და ციკლოპენტანის მოლეკულები არ არის ბრტყელი, რადგან ბრტყელ სტრუქტურებში წყალბადის ყველა ატომი ბუნდოვან მდგომარეობაშია, რაც იწვევს ბრუნვის სტრესის გამოჩენას და მოლეკულების სტაბილურობის დაქვეითებას.
ბრუნვის სტრესის შესამცირებლად, ციკლობუტანისა და ციკლოპენტანის მოლეკულები იღებენ არაპლატურ კონფორმაციებს, რომლებშიც წყალბადის ატომებს შორის მოქმედი ძალების გამო, ციკლობუტანის ერთ-ერთი ნახშირბადის ატომი ან ციკლოპენტანის ორი ნახშირბადის ატომი განუწყვეტლივ მოძრაობს ციკლის სიბრტყიდან. .
მაშასადამე, ციკლობუტანისა და ციკლოპენტანის რგოლები, როგორც ჩანს, მუდმივ ტალღურ მოძრაობაშია, რომლის დროსაც ხდება ერთი კონფორმაციის მეორეში სწრაფი ტრანსფორმაცია:
ციკლობუტანისთვის:
ციკლოპენტანისთვის:
„სკამის“ კონფორმაციაში წყალბადის 6 ატომი პერპენდიკულარულია რგოლის საშუალო სიბრტყეზე და ეწოდება ღერძული (a-), ხოლო 6 სხვა ახლოს არის ამ პირობით სიბრტყესთან და ეწოდება ეკვატორული (e-). თუ ერთ-ერთი წყალბადი ჩანაცვლებულია ალკილით ან რომელიმე ფუნქციური ჯგუფით, ის შეიძლება იყოს ეკვატორულ ან ღერძულ მდგომარეობაში. ოთახის ტემპერატურაზე არის ერთი ციკლოჰექსანი, ვიდრე ორი იზომერი. ამის მიზეზი არის ციკლის სწრაფი ინვერსია, რის შედეგადაც მეთილის ჯგუფი ღერძულიდან ეკვატორული ხდება.
ბრინჯი. 16.3. მეთილციკლოჰექსანის ინვერსია
ბაიერის თანახმად, ციკლოპენტანს პრაქტიკულად არ აქვს კუთხური დატვირთვა. თუმცა, ისიც კი არ არსებობს გეგმიური ფორმით, რადგან ბრტყელ მოლეკულაში წყალბადის ყველა ატომი იქნება დაბნელებულ კონფორმაციაში, რაც გამოიწვევს შესამჩნევ ბრუნვის სტრესს. ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია ციკლოპენტანის არსებობა ეგრეთ წოდებული „კონვერტის“ სახით, რომელშიც ნახშირბადის 4 ატომია ერთ სიბრტყეში, ხოლო მეხუთე გამოდის მისგან.
ბრინჯი. 16.4. ციკლოპენტანის კონფორმაციული ცვლილებები
ციკლობუტანი ასევე არაპლექტურია; იგი შედგება ორი ტოლგვერდა სამკუთხედისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ერთი მხარის გასწვრივ და განლაგებულია სხვადასხვა სიბრტყეში. თვითმფრინავიდან ნახშირბადის ორი ატომის გამოსვლის მიზეზი კვლავ მეთილენის ჯგუფების იმავე ბუნდოვან კონფორმაციაშია, რაც ენერგიულად არახელსაყრელია.
ბრინჯი. 16.5. ციკლობუტანის კონფორმაციული ცვლილებები
ციკლოპროპანში ნახშირბადის ატომები არ შეიძლება იყოს სხვადასხვა სიბრტყეში (სამი წერტილის გეომეტრიული მდებარეობა არის სიბრტყე). მოლეკულა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც რეგულარული სამკუთხედი. თუმცა, ექსპერიმენტული მონაცემები აჩვენებს, რომ ციკლოპროპანი ისე იქცევა, თითქოს კუთხე C-C კავშირებს შორის იყოს 102°. შეუძლებელია წარმოიდგინო რეგულარული სამკუთხედი, რომლის შიდა კუთხეები არ უდრის 60 გრადუსს.
ატომური ჰიბრიდირებული ორბიტალების გადაფარვა ციკლოპროპანის მოლეკულაში ნაჩვენებია ნახ. 16.6. როგორც ხედავთ, ბმა არ იქმნება ატომების ცენტრების დამაკავშირებელი ხაზის გასწვრივ. ასეთ ობლიგაციებს ეწოდება "ბანანი" ან მრუდი. მათი მახასიათებლების მიხედვით, ისინი იკავებენ შუალედურ პოზიციას s- და p- ობლიგაციებს შორის. ეს ფაქტი ხსნის ციკლოპროპანის ნაწილობრივ გაჯერებულობას.
ბრინჯი. 16.6. ატომური ორბიტალების გადახურვა ციკლოპროპანის მოლეკულაში
შედეგად, ციკლობუტანისა და ციკლოპენტანის მოლეკულებში მცირდება წყალბადის ატომების „დაჩრდილვა“ მეზობელ ნახშირბადის ატომებზე, რაც იწვევს ბრუნვის სტრესის შემცირებას მცირე კუთხოვანი (კუთხოვანი) სტრესის გამოჩენის გამო.
Ჩატვირთვა...