Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Органикалық қосылыс
Organic compound
Циклобутан – циклоалкан және (CH2)4 формуласына ие органикалық қосылыс. Циклобутан – түссіз газ және коммерциялық түрде сұйытылған газ ретінде қолжетімді. Циклобутанның туындылары циклобутандар деп аталады. Циклобутанның өзі коммерциялық немесе биологиялық маңызы жоқ, бірақ одан күрделі туындылары биология және биотехнология салаларында маңызды.
Cyclobutane is a cycloalkane and organic compound with the formula (CH2)4. Cyclobutane is a colourless gas and is commercially available as a liquefied gas. Derivatives of cyclobutane are called cyclobutanes. Cyclobutane itself is of no commercial or biological significance, but more complex derivatives are important in biology and biotechnology.
Құрылымы
Көміртек атомдары арасындағы байланыс бұрыштары айтарлықтай керіліске ұшырайды, сондықтан олардың байланыс энергиясы сызықтық немесе керіліссіз көмірсутектерге, мысалы, бутан немесе циклогексанға қарағанда төмен болады. Осы себепті циклобутан 500 °C-тан жоғары температурада тұрақсыз. Циклобутанның төрт көміртек атомы бір жазықтықта жатпайды; керісінше, сақина әдетте бүктеліп немесе "қисайған" пішінге ие болады. Бұл C-C-C бұрышы 90°-тан кіші екенін көрсетеді. Көміртек атомдарының біреуі қалған үш көміртек атомы құрайтын жазықтықпен 25° бұрыш жасайды. Осылайша, жабысу әсерлерінің кейбіреулері азаяды. Бұл пішін "көбелек" деп те аталады. Эквивалентті қисайған пішіндер бір-біріне өтеді.
The bond angles between carbon atoms are significantly strained and as such have lower bond energies than related linear or unstrained hydrocarbons, e. g. butane or cyclohexane. As such, cyclobutane is unstable above about 500 °C. The four carbon atoms in cyclobutane are not coplanar; instead, the ring typically adopts a folded or "puckered" conformation. This implies that the C C C angle is less than 90°. One of the carbon atoms makes a 25° angle with the plane formed by the other three carbons. In this way, some of the eclipsing interactions are reduced. The conformation is also known as a "butterfly". Equivalent puckered conformations interconvert:
Биология мен биотехнологиядағы циклобутандар
Табиғи кернеуге қарамастан, циклобутан мотиві табиғатта кездеседі. Мысалы, пентациклоанмоксикалық қышқыл – 5 біріккен циклобутан бөлігінен тұратын баспалдақ тәрізді құрылым. Бұл қосылыстағы күш 3 есе циклобутаннан артық деп есептеледі. Бұл қосылыс анамокс процесін жүзеге асыратын бактерияларда табылады, онда ол организмді нитрит иондары мен аммиактан азот пен су түзілуіне қатысатын уытты гидроксиламин мен гидразиннен қорғайтын тығыз және өте тығыз мембрананың бөлігі болып табылады. Кейбір ұқсас фенестрандар да табиғатта кездеседі. Циклобутан фотодимерлері (CPD) пиримидиндердің C=C екі байланысының қосылуынан туындайтын фотохимиялық реакциялар арқылы пайда болады. Екі тимин арасында түзілетін тимин димерлері (ТТ димерлері) CPD-нің ең көп таралған түрлері. CPD нуклеотидтерді жою ферменттерімен оңай жаңаруға жатады. Көптеген организмдерде оларды фотолиазалар, жарыққа тәуелді ферменттер тобы да жаңаруға қабілетті. Xeroderma pigmentosum – генетикалық ауру, онда бұл зақымдануды жаңару мүмкін емес, нәтижесінде тері түсі өзгереді және ультракүлгін сәулеленуден туындаған ісіктер пайда болады. Карбоплатин – циклобутан 1,1-дикарбоксил қышқылынан алынған танымал қатерлі ісікке қарсы препарат.
Despite the inherent strain, the cyclobutane motif is indeed found in nature. One example is pentacycloanammoxic acid, which is a ladderane composed of 5 fused cyclobutane units. The estimated strain in this compound is 3 times that of cyclobutane. The compound is found in bacteria performing the anammox process where it forms part of a tight and very dense membrane believed to protect the organism from toxic hydroxylamine and hydrazine involved in the production of nitrogen and water from nitrite ions and ammonia. Some related fenestranes are also found in nature. Cyclobutane photo dimers (CPD) are formed by photochemical reactions that result in the coupling of the C=C double bonds of pyrimidines. Thymine dimers (T T dimers) formed in between two thymines are the most abundant of the CPDs. CPDs are readily repaired by nucleotide excision repair enzymes. In most organisms, they can also be repaired by photolyases, a light dependent family of enzymes. Xeroderma pigmentosum is a genetic disease where this damage can not be repaired, resulting in skin discolouration and tumours induced by exposure to UV light. Carboplatin is a popular anticancer drug that is derived from cyclobutane 1,1 dicarboxylic acid.
Дайындық
Циклобутандарды дайындаудың көптеген әдістері бар. Алькендер ультракүлгін сәулелендіру кезінде димеризацияланады. 1,4-дигалобутандарды тотықтырғыш металдармен дегалогендеу арқылы циклобутандарға айналдыруға болады. Циклобутанды алғаш рет 1907 жылы Джеймс Брюс және Ричард Вильштеттер никель катализаторының қатысуымен циклобутенді сутегімен толықтыру арқылы синтездеген.
Many methods exist for the preparation of cyclobutanes. Alkenes dimerize upon irradiation with UV light. 1,4 Dihalobutanes convert to cyclobutanes upon dehalogenation with reducing metals. Cyclobutane was first synthesized in 1907 by James Bruce and Richard Willstätter by hydrogenating cyclobutene in the presence of nickel.