Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
1=С=С байланысы бар, ароматты емес сақинасы бар көмірсутек қосылысы.
1=Hydrocarbon compound containing a non aromatic ring with a C=C bond
Органикалық химияда циклоалкен немесе циклоолефин – көміртек атомдарынан тұратын жабық сақинасы және бір немесе бірнеше қос байланысы бар, бірақ ароматты қасиеттері жоқ алкен көмірсутектерінің бір түрі. Циклобутен және циклопентен сияқты кейбір циклоалкендер полимерлік тізбектерді жасау үшін мономерлер ретінде қолданылуы мүмкін. Геометриялық ескертулерге байланысты, кіші циклоалкендер көбінесе цис изомерлері болып табылады және «цис» термині атаулардан жиі алынып тасталады. Циклоалкендерге көміртек-көміртек қос байланысы арасындағы көпір түріндегі маңызды p орбиталарының жақындасуы қажет; алайда, бұл кіші молекулаларда мүмкін емес, себебі бұл молекуланың ыдырауына әкелетін кернеудің артуына себеп болады. Көміртегі саны көп циклоалкендерде |CH2 топтарын қосу кернеуді азайтады. Сақинада 7 немесе одан аз көміртегі бар транс-циклоалкендер қалыпты жағдайларда пайда болмайды, себебі оларға үлкен мөлшердегі кернеу қажет. Үлкен сақиналарда (8 немесе одан да көп атом) қос байланыстың цис-транс изомериясы болуы мүмкін. Бұл тұрақтылық үлгісі Бредт ережесінің пайда болуына себепші болады, яғни көптеген көпсақиналы жүйелердің көпірінде алкендер пайда болмайды, себебі алкен міндетті түрде сақиналардың бірінде транс болады.
In organic chemistry, a cycloalkene or cycloolefin is a type of alkene hydrocarbon which contains a closed ring of carbon atoms and either one or more double bonds, but has no aromatic character. Some cycloalkenes, such as cyclobutene and cyclopentene, can be used as monomers to produce polymer chains. Due to geometrical considerations, smaller cycloalkenes are almost always the cis isomers, and the term cis tends to be omitted from the names. Cycloalkenes require considerable p orbital overlap in the form of a bridge between the carbon carbon double bond; however, this is not feasible in smaller molecules due to the increase of strain that could break the molecule apart. In greater carbon number cycloalkenes, the addition of |CH2 substituents decreases strain. trans Cycloalkenes with 7 or fewer carbons in the ring will not occur under normal conditions because of the large amount of ring strain needed. In larger rings (8 or more atoms), cis–trans isomerism of the double bond may occur. This stability pattern forms part of the origin of Bredt's rule, the observation that alkenes do not form at the bridgehead of many types of bridged ring systems because the alkene would necessarily be trans in one of the rings.
Номенклатура
Циклоалкендер алкендерге ұқсас номенклатура жүйесін қабылдайды, бірақ көміртек атомдары екі байланыстағы көміртек атомынан бастап, екі байланыс арқылы және сақина бойымен нөмірленеді. Бұл әдіс индекс сандарын кішірек етіп ұстауға көмектеседі.
Cycloalkenes follow a similar nomenclature system to alkenes, but the carbons are numbered starting at a carbon on the double bond and then through the double bond and around the ring. This method is used to keep the index numbers small.
Қасиеттері
Кішкентай сақиналы циклоалкендер сол өлшемдегі циклоалкандарға қарағанда шамамен 20°-қа артық байланыс бұрышының кернеуіне ие. Бұл себебі алкен үшін байланыс бұрышы (C=C) 122°, ал алкан үшін байланыс бұрышы (C-C) 112° болады. Осы көміртек атомдары кішкентай сақина құрағанда, үлкен байланыс бұрышына ие алкен, алкандан көбірек қысылуға мәжбүр болады, нәтижесінде байланыс бұрышының кернеуі артады.
Cycloalkenes with a small ring have about 20° more bond angle strain than a cycloalkane of the same size. This is because the bond angle for an alkene, C C=C, is 122°, while the bond angle for an alkane, C C C, is 112°. When these carbons form a small ring, the alkene which has a larger bond angle will have to compress more than the alkane causing more bond angle strain.
Транс изомерлері
Жоғарыда айтылғандай, циклоалкендердің цис изомерлері транс изомерлеріне қарағанда тұрақтырақ болады; алайда, тәжірибелік және есептеулік деңгейде, бұл қасиет тек 10 немесе одан аз көміртегі атомы бар циклоалкендерге ғана қатысты. Көміртегі атомының саны артқан сайын, транс изомердің пайда болу ықтималдығы да артады. Есептеулік талдау бойынша геометриялық ерекшеліктер мынадай: 10 немесе одан көп сақиналы циклоалкендердің ең тұрақты транс изомерлері стандартты геометриялық нормалардан 4 рет ауытқуға ие. Бірінші ауытқу – C=C байланысы бойымен орналасқан субституенттердің жазықтықтарының бұрылуы. C=C байланысын тұрақты ось ретінде қарастырғанда, 1 көміртегі атомынан екі субституентті бір жазықтықта, екінші көміртегіне қатысты симметриялы түрде бейнелеуге болады. Бұл жазықтықтар жазық емес, керісінше, бір көміртегі атомының субституент жазықтығы ось бойымен екінші көміртегі атомының жазықтығына қарай немесе одан алшақ бұрылады. Бұл бұрылу пирамидалануға алып келеді, нәтижесінде пирамидалық алкен пайда болады, бұл екінші ауытқу. Бұрылу бұрышының ұлғаюы көміртегі атомының саны аз сақиналарда байқалады және көміртегі атомының саны артқан сайын төмендейді. Пирамидалану жоғары санды сақиналарда маңызды, өйткені ол тұрақтылықты арттыру үшін p орбиталарының жапқышуын күшейтеді және бұрылу кернеуін азайтады. C=C байланысы мен тиісті винилді көміртегі атомы арасындағы байланыс ұзындығы да өзгеріп отырады. Кіші циклоалкендерде, кернеуді арттыру үшін байланыс ұзындығының біркелкі ұлғаюы күтіледі, бірақ мысалы, транс циклогептанның байланыс ұзындығы әртүрлі болады. Сонымен қатар, транс циклогександардағы винилді көміртегі атомының байланыс ұзындығы, транс циклогептаннан транс циклононенге дейін (7 және 9 көміртегі атомы бар циклоалкендер) сәйкес цис изомеріне қарағанда ұзынырақ болады.
As previously mentioned, cis isomers of cycloalkenes exhibit more stability than trans isomers; however, on an experimental and computational level, this property is only applicable to cycloalkenes with 10 carbons or less. As the number of carbons increase, the possibility of a trans isomer occurring also increase. The geometrical considerations as analyzed by computational analysis are as follows. The most stable trans isomers of 10 ring or greater cycloalkenes exhibit 4 irregularities from standard geometric norms. The first irregularity is twisted planes of substituents along the C=C. Using C=C as the stable axis, 2 substituents of 1 carbon can be visualized on the same plane, equally applied to the other carbon. These planes are not planar and instead one carbon substituent plane twists along the axis away or toward the other carbon’s plane. This twisting leads to pyramidalization forming a pyramidal alkene which is the second irregularity. A greater angle of twisting, usually results in lower carbon number rings and decreases as the carbon number increases. Pyramidalization is important in highered number rings, because it increases p orbital overlap for stability, and reduces torsional strain. Bond length between the C=C and corresponding vinylic carbons also vary. In smaller cycloalkenes, it is expected for the bonds to be greater in length uniformly to account for increased strain, but for example, trans cycloheptane has varying bond lengths. Also, the vinylic carbons on trans cyclohexanes exhibit longer bond lengths than their respective cis isomer for trans cycloheptane through trans cyclononene (7 carbon and 9 carbon cycloalkenes).
Сақина жабылатын метатез
Сақина жабылатын метатез бір немесе бірнеше терминалдық алкендерден функционалдық топтарды алмастырып, циклоалкен түзеді. Бұл процестің көмегімен E немесе Z конфигурациялы циклоалкендерді, екінші сақинаның кернеуінің стереохимиясына қарай жасауға болады.
Ring closing metathesis switches out functional groups from one or multiple terminal alkenes to form a cycloalkene. This process can be used to form cycloalkenes of either E or Z configurations, depending on the stereochemistry of the second ring strain.
Қайыңның азаюы
Бірк редукциясы – ароматты қосылыстарды циклоалкендерге, әсіресе циклогексадиенге дейін тотығуын азайтудың мүмкін әдісі.
Birch reduction is a possible method to reduce reduces aromatic compounds into cycloalkenes, specifically cyclohexadiene.
Дильс-Алдер реакциясы
Дильс-Алдер реакциясы, сондай-ақ циклоаддиция деп те аталады, конъюгацияланған диен мен алкенді біріктіріп циклоалкен түзеді. Бұл бір уақытта жүретін процесс, онда байланыстар бір мезгілде пайда болып және үзіледі. Дегенмен, бұл реакция нәтижесінде циклооктатетраен сияқты басқа циклоалкендер де пайда болуы мүмкін. Жылу немесе фотолиз қосылғанда, бір пи байланысы сигма байланысына айналатын кері реакция туындайды, бұл сақинаны жауып, циклоалкен құрайды.
The Diels Alder reaction, also known as cycloaddition, combines a conjugated diene and an alkene to form cycloalkene. This is a concerted process, with bonds forming and breaking simultaneously. However, other cycloalkenes, such as Cyclooctatetraene, can be formed as a result of this reaction. Addition of heat or photolysis causes a reversible reaction that causes one pi bond to become a sigma bond, which closes the ring and creates a cycloalkene.
Молекулалық МакМерри реакциялары
Екі карбонил тобы бірігіп, Макмерри реакциясына түскенде, нақты жағдайларда циклоалкендер пайда болуы мүмкін. Егер екі карбонил тобы бір молекуланың ішінде болса және бір-бірінен жеткілікті қашықтықта орналаспаса, ішмолекулалық Макмерри реакциясы арқылы циклоалкен түзілуі мүмкін.
When two carbonyl groups are coupled and undergo a McMurry reaction, there is a possibility of the formation of cycloalkenes under specific conditions. When both carbonyls are within the same molecule and not sufficiently separated from each other, a cycloalkene can be formed through an intramolecular McMurry reaction.