Cicloalcani, Alchine și Diene

Mulţi compuşi organici conţin cicluri de atomi. Carbohidraţii pe care îi consumăm sunt compuşi ciclici, nucleotidele ce constituie AND-ul şi ARN-ul sunt compuşi ciclici, antibioticele utilizate în tratarea maladiilor sunt compuşi ciclici. În acest capitol cicloalcanii sunt exemple pentru a discuta proprietăţile şi stabilitatea compuşilor ciclici.

Izomeria geometrică a cicloalcanilor Ca şi alchenele, inelul cicloalcanilor are restricţie la rotaţia liberă. La cicloalcanii substituiţi, doi substituenţi pot fi fie de o parte (cis) fie de cealaltă parte a ciclului(trans).

Datorită structurii şi comportării chimice diferite, cicloalcanii se împart în funcţie de mărimea ciclului în :

a. cicloalcani cu inele mici(C3-C4)

b. cicloalcani cu inele normale (C5-C7)

c. cicloalcani cu inele mari (peste C7)

Metode de obţinere

Cele mai multe metode de obţinere au la bază reacţii de ciclizare ale compuşilor aciclici cu funcţiuni.

Sinteza tip Wurtz,

.

Metode speciale

a. hidrogenarea catalitică a arenelor :

b. dehidrogenarea cicloalcanilor:

c. izomerizarea cicloalcanilor:

Proprietăţi fizice

Cicloalcanul formula Punct de fierbere (oC) Punct de topire (oC) densitate

ciclopropan C3H6 -33 -128 0,72

ciclobutan C4H8 -12 -50 0,75

ciclopentan C5H10 49 -94 0,74

ciclohexan C6H12 81 7 0,78

cicloheptan C7H14 118 -12 0,81

ciclooctan C8H16 148 14 0,83

Caracteristici spectraleIR: Spectrele prezintă vibraţii de valenţă simetrice şi asimetrice ale grupărilor CH2. RMN : Deplasările chimice specifice grupărilor CH2 variază cu mărimea ciclului.

ciclopropan Ciclobutan ciclopentan ciclohexan

IR: sim 3020 2896 2868 2853

IR: asim - 2974 - 2927

IR: - 1444 1445 1450

RMN: ppm 0,22 1,96 1,52 1,44

Conformaţia cicloalcanilor

Conformaţia şi stabilitatea ciclurilor poate fi influenţată de următoarele tensiuni: tensiunea angulară , Baeyer(devierea valeţelor de la unghiul tetraedric normal); tensiunea de torsiune, Pitzer( devierea de la conformaţia intercalată); tensiuni sterice (datorate forţelor de repulsie şi de atracţie dintre atomii nelegaţi: interacţii 1,3-diaxiale, tensiune Van der Waals; interacţii dipol-dipol).

Ciclopropanul Ciclopropanul este singurul cicloalcan plan

Ciclobutanul Este un cicloalcan neplan deşi o vreme a fost considerat plan.

Ciclopentanul Chiar dacă este reprezentat ca un pentagon regulat plan, unghiurile de legătură vor fi 108o, o valoare foarte apropiată de unghiul tetraedric de 109,5o. Ciclopentanul adoptă o conformaţie tip „plic”, conformaţie care reduce tensiunile din ciclu.

Ciclohexanul nu are structură plană. Ciclohexanul poate prezenta două conformaţii mai stabile: „baie” şi „scaun” . Dintre acestea, conformaţia „scaun” este cea mai stabilă.