Cyklopropan - Cyclopropane
|
|||
|
|||
Jména | |||
---|---|---|---|
Preferovaný název IUPAC
Cyklopropan |
|||
Identifikátory | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
ChEBI | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
Informační karta ECHA | 100 000 771 | ||
KEGG | |||
PubChem CID
|
|||
UNII | |||
Řídicí panel CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
Vlastnosti | |||
C 3 H 6 | |||
Molární hmotnost | 42,08 g / mol | ||
Vzhled | Bezbarvý plyn | ||
Zápach | Sladce vonící | ||
Hustota | 1,879 g / L (1 atm, 0 ° C) | ||
Bod tání | -128 ° C (-198 ° F; 145 K) | ||
Bod varu | −33 ° C (−27 ° F; 240 K) | ||
Kyselost (p K a ) | ~ 46 | ||
-39,9 · 10 −6 cm 3 / mol | |||
Nebezpečí | |||
Hlavní rizika | Vysoce hořlavý Dusivý |
||
Bezpečnostní list | Externí bezpečnostní list | ||
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
Není-li uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje pro materiály v jejich standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
ověřit ( co je ?) | |||
Reference Infoboxu | |||
Cyklopropan je cykloalkan s molekulárním vzorcem (CH 2 ) 3 , který se skládá ze tří methylenových skupin (CH 2 ), spojených k sobě za vzniku kruhu. Malá velikost prstenu vytváří ve struktuře značné napětí prstence . Samotný cyklopropan je hlavně teoretického zájmu, ale mnoho z jeho derivátů má komerční nebo biologický význam.
Dějiny
Cyklopropan objevil v roce 1881 August Freund , který také ve své první práci navrhl správnou strukturu látky. Freund zpracuje 1,3-dibrompropanu se sodíkem , což intramolekulární Wurtz reakci, vedoucí přímo k cyklopropanu. Výtěžek reakce zlepšil Gustavson v roce 1887 s použitím zinku místo sodíku. Cyklopropan neměl komerční použití, dokud Henderson a Lucas neobjevili jeho anestetické vlastnosti v roce 1929; průmyslová výroba začala v roce 1936. V moderní anestetické praxi ji nahradili další agenti.
Anestézie
Cyklopropan byl do klinického použití zaveden americkým anesteziologem Ralphem Watersem, který používal uzavřený systém s absorpcí oxidu uhličitého, aby konzervoval toto tehdy nákladné činidlo. Cyklopropan je relativně silné, nedráždivé a sladce vonící činidlo s minimální alveolární koncentrací 17,5% a rozdělovacím koeficientem krev / plyn 0,55. To znamenalo, že indukce anestézie vdechováním cyklopropanu a kyslíku byla rychlá a nepříjemná. Na konci prodloužené anestézie by však pacienti mohli trpět náhlým poklesem krevního tlaku, což by mohlo vést ke srdeční arytmii : reakci známou jako „cyklopropanový šok“. Z tohoto důvodu, stejně jako jeho vysoké náklady a jeho výbušná povaha, byl naposledy používán pouze k navození anestézie a od poloviny 80. let není k dispozici pro klinické použití. Válce a průtokoměry byly zbarveny oranžově.
Farmakologie
Cyklopropan je neaktivní na receptorech GABA A a glycinu a místo toho působí jako antagonista receptoru NMDA . Inhibuje také receptory AMPA a nikotinové acetylcholinové receptory a aktivuje určité kanály K 2P .
Struktura a lepení
Trojúhelníková struktura cyklopropanu vyžaduje, aby úhly vazby mezi kovalentními vazbami uhlík-uhlík byly 60 °. Molekula má D 3h molekulární symetrii . Kromě kruhového napětí má molekula také torzní napětí v důsledku zatmění konformace atomů vodíku. Vazby mezi atomy uhlíku jsou tedy podstatně slabší než v typickém alkanu , což vede k mnohem vyšší reaktivitě.
Vazba mezi uhlíkovými centry je obecně popsána pomocí ohnutých vazeb . V tomto modelu jsou vazby uhlík-uhlík ohnuty směrem ven, takže interorbitální úhel je 104 °. Jedním neobvyklým důsledkem ohnuté vazby je to, že zatímco CC vazby v cyklopropanu jsou slabší než obvykle, atomy uhlíku jsou také blíže k sobě než v běžné alkanové vazbě: 151 pm proti 153 pm (průměrná alkenová vazba: 146 pm).
Delokalizace šesti elektronů tří cyklopropanových tří vazeb CC σ byla uvedena jako vysvětlení jediného mírně většího kmene cyklopropanu („pouze“ 27,6 kcal / mol) ve srovnání s cyklobutanem (26,2 kcal / mol) s cyklohexanem ve srovnání s E str = 0 kcal / mol. Tato stabilizace se označuje jako σ aromatičnost, na rozdíl od obvyklé π aromatičnosti, což je například vysoce stabilizační účinek v benzenu . Jiné studie nepodporují úlohu σ-aromaticity v cyklopropanu a existenci indukovaného kruhového proudu; takové studie poskytují alternativní vysvětlení energetické stabilizace a abnormálního magnetického chování cyklopropanu.
Syntéza
Cyklopropan byl nejprve produkován přes spojku Wurtz , v němž 1,3-dibrompropanu se cyklizuje za použití sodíku . Výtěžek této reakce lze zlepšit použitím zinku jako dehalogenačního činidla a jodidu sodného jako katalyzátoru.
- BrCH 2 CH 2 CH 2 Br + 2 Na → (CH 2 ) 3 + 2 NaBr
Příprava cyklopropanových kruhů se označuje jako cyklopropanace .
Cyklopropany
Derivátů cyklopropanu je mnoho. Mnoho biomolekul a farmaceutických léčiv má cyklopropanový kruh. Slavným příkladem je aminocyklopropankarboxylová kyselina , která je předchůdcem ethylenu , rostlinného hormonu. Tyto pyrethroidy jsou základem mnoha insekticidů. Je známo několik cyklopropanových mastných kyselin .
Reakce
Díky zvýšenému π-charakteru jeho CC vazeb může cyklopropan v určitých případech reagovat jako alken. Například prochází hydrohalogenací s minerálními kyselinami za vzniku lineárních alkylhalogenidů. Podle Markovnikova pravidla také reagují substituované cyklopropany . Substituované cyklopropany mohou oxidačně přidat do přechodnými kovy , v postupu podle výše uvedeného jako aktivaci C-C .
Cyklopropylové skupiny sousedící s vinylovými skupinami mohou podléhat reakcím expanze kruhu . Jako příklady lze uvést přesmyk vinylcyklopropanu a přesmyk divinylcyklopropan-cykloheptadien . Tuto reaktivitu lze využít ke generování neobvyklých cyklických sloučenin, jako jsou cyklobuteny , nebo bicyklických druhů, jako je cyklohepten uvedený níže.
Bezpečnost
Cyklopropan je vysoce hořlavý. Navzdory své deformační energii však není podstatně výbušnější než jiné alkany .
Viz také
- Tetrahedrane obsahuje čtyři kondenzované cyklopropanové kruhy, které tvoří povrchy čtyřstěnu
- Propellane obsahuje tři cyklopropanové kruhy, které sdílejí jednu centrální vazbu uhlík-uhlík.
- Cyklopropen
- Methylenecyklopropan