Ciclopropan (trimetilen) - compus chimic cu formula C3H6, cea mai simplă hidrocarbură din seria aliciclică (carbociclică); aparține cicloalcanilor și este primul lor membru al seriei omoloage.
Proprietăți fizice
Un gaz inflamabil incolor, cu un miros caracteristic care amintește de eterul de petrol și un gust înțepător. Densitatea relativă 1.879. La o temperatură de 4 - 20 °C și o presiune de 5 atm se transformă în stare lichidă; punctul de topire -127 °C, punctul de fierbere al ciclopropanului la presiunea atmosferică -33 °C. Puțin solubil în apă (un volum de gaz la + 20 °C este solubil în 2,85 volume de apă). Ușor solubil în alcool, eter de petrol, cloroform și uleiuri grase. Foarte inflamabil, amestecurile cu aer, oxigen sau protoxid de azot sunt explozive.
Ciclopropanul are un efect stimulant asupra sistemelor colinoreactive ale organismului și provoacă o ușoară încetinire a pulsului, iar aritmiile sunt posibile. Sub influența ciclopropanului, sensibilitatea miocardului la adrenalină crește foarte mult; administrarea de epinefrină în timpul anesteziei cu ciclopropan poate provoca fibrilație ventriculară.
Anestezia cu ciclopropan poate fi utilizată pentru intervenții chirurgicale pe termen scurt.
Ciclopropanul este utilizat în amestec cu oxigen în sistem închis și semiînchis (uneori semideschis) folosind aparate de anestezie cu dozimetre. Pentru menținerea anesteziei, se utilizează 15 - 18% ciclopropan. Inducerea anesteziei se realizează cu concentrații mai mari de ciclopropan. Până la finalizarea operațiunii, alimentarea cu ciclopropan este oprită și după 2 - 5 minute. Inhaland oxigen pur, pacientii se trezesc.
Aportul de oxigen trebuie să fie continuu. Este necesar să se asigure că este menținută o ventilație suficientă a plămânilor și că organismul este eliberat de dioxid de carbon.
Ciclopropanul este uneori folosit ca componentă„Amestecurile Shane Ashman”. După inducerea anesteziei intravenoase cu tiopental de sodiu, se furnizează un amestec de gaze (folosind o metodă semi-închisă) în următorul raport: protoxid de azot - 1 parte, oxigen - 2 părți, ciclopropan - 0,4 părți.
Când utilizați acest amestec, este necesar, după terminarea anesteziei, să excludeți componentele anestezice într-o anumită secvență (pentru a evita dezvoltarea hipoxiei): mai întâi opriți alimentarea cu ciclopropan, după 2 - 3 minute - protoxid de azot și după aceeași perioadă - oxigen.
Cu doza corectă de ciclopropan, anestezia se desfășoară fără complicații, pacienții se trezesc rapid după terminarea inhalării. În caz de supradozaj, pot apărea stop respirator și depresie cardiacă, inclusiv stop cardiac.
Datorită trezirii rapide după încetarea anesteziei, pacienții pot prezenta dureri severe după intervenția chirurgicală, de aceea se recomandă administrarea unui analgezic înainte de terminarea operației. După anestezie, cefaleea este relativ frecventă, iar în unele cazuri, vărsături postoperatorii și pareza intestinală. Prin urmare, pacienții după trezirea din anestezie au nevoie de o monitorizare atentă.
Numai personalul medical care a urmat o pregătire adecvată are voie să utilizeze ciclopropanul.
Contraindicatii
În timpul anesteziei cu ciclopropan este contraindicată administrarea de adrenalină și norepinefrină.
Efectele toxice ale ciclopropanului
La inhalarea ciclopropanului la o concentrație de 15-20% și amestecat cu oxigen la șobolani, după o oră scade cantitatea de glicogen și proteinele totale din ficat, activitatea grupelor SH de celule hepatice crește și conținutul de acid ribonucleic din acestea. crește. Cu expunerea cronică la ciclopropan, producția de măduvă osoasă, în principal granulocite, este inhibată.
Formular de eliberare
Forma de eliberare: în butelii din oțel fără sudură cu o capacitate de 1 și 2 litri de ciclopropan lichid sub o presiune de 5 atm; cilindrii sunt vopsiți în portocaliu și au inscripția<Осторожно. Циклопропан. Огнеопасен>.
Depozitare
Depozitare: la loc racoros ferit de surse de foc.
Scrieți o recenzie despre articolul „Ciclopropan”
Note
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Extras care caracterizează ciclopropanul
Prințesa Marya a rămas singură. Nu și-a îndeplinit dorințele Lisei și nu numai că nu și-a schimbat coafura, dar nici nu s-a uitat la ea în oglindă. Ea, coborând neputincioasă ochii și mâinile, stătea tăcută și se gândi. Și-a imaginat un soț, un bărbat, o creatură puternică, dominantă și neînțeles de atractivă, transportând-o brusc la a lui, complet diferit, lume fericită. Copilul ei, la fel cum îl văzuse ieri cu fiica asistentei, i-a apărut la propriul sân. Soțul stă în picioare și se uită tandru la ea și la copil. „Dar nu, acest lucru este imposibil: sunt prea rău”, se gândi ea.- Te rog vino la ceai. Prințul va ieși acum, spuse vocea servitoarei din spatele ușii.
S-a trezit și a fost îngrozită de ceea ce gândea. Și înainte de a coborî, ea s-a ridicat, a intrat în imagine și, privind fața neagră a imaginii mari a Mântuitorului luminată de lampă, a stat în fața ei cu mâinile încrucișate câteva minute. În sufletul Prințesei Marya era o îndoială dureroasă. Bucuria iubirii, iubirea pământească pentru un bărbat este posibilă pentru ea? În gândurile ei despre căsătorie, Prințesa Mary a visat la fericirea familiei și la copii, dar visul ei principal, cel mai puternic și ascuns era dragostea pământească. Sentimentul era cu atât mai puternic cu cât încerca să îl ascundă de ceilalți și chiar de ea însăși. „Dumnezeule”, a spus ea, „cum pot să înăbuș aceste gânduri despre diavol în inima mea? Cum pot să renunț pentru totdeauna la gândurile rele, ca să-ți împlinesc cu calm voința? Și de îndată ce a pus această întrebare, Dumnezeu i-a răspuns deja în propria ei inimă: „Nu-ți dori nimic pentru tine; nu căuta, nu-ți face griji, nu invidia. Viitorul oamenilor și destinul tău ar trebui să-ți fie necunoscute; dar trăiește în așa fel încât să fii pregătit pentru orice. Dacă îi place lui Dumnezeu să te testeze în responsabilitățile căsătoriei, fii gata să faci voia Lui.” Cu acest gând liniștitor (dar totuși cu speranța de a-și împlini visul interzis, pământesc), Prințesa Marya, oftând, și-a făcut cruce și a coborât, fără să se gândească la rochia ei, nici la coafura, nici la cum avea să intre și la ce ea. ar spune. Ce ar putea însemna toate acestea în comparație cu predestinarea lui Dumnezeu, fără voia căruia nici măcar părul nu va cădea dintr-un cap de om?
Când prințesa Marya a intrat în cameră, prințul Vasily și fiul său erau deja în sufragerie, discutând cu micuța prințesă și cu m lle Bourienne. Când a intrat cu mersul ei greu, călcându-i pe călcâie, bărbații și m lle Bourienne s-au ridicat, iar micuța prințesă, arătând-o spre bărbați, a spus: Voila Marie! [Iată-o pe Marie!] Prințesa Marya i-a văzut pe toți și i-a văzut în detaliu. Ea a văzut chipul prințului Vasily, care s-a oprit serios o clipă la vederea prințesei și imediat a zâmbit, și chipul micuței prințese, care a citit cu curiozitate pe fețele oaspeților impresia pe care le-ar face Marie. . Îl văzu și pe Mlle Bourienne cu panglica și chipul ei frumos și privirea ei, mai animată ca niciodată, ațintită asupra lui; dar nu-l putea vedea, a văzut doar ceva mare, luminos și frumos, îndreptându-se spre ea când a intrat în cameră. Mai întâi, prințul Vasily s-a apropiat de ea, iar ea a sărutat capul chel aplecat peste mâna ei și a răspuns cuvintelor lui că ea, dimpotrivă, și-a amintit foarte bine de el. Apoi Anatole s-a apropiat de ea. Ea încă nu l-a văzut. A simțit doar o mână blândă care o ia ferm și i-a atins ușor fruntea albă, deasupra căreia era uns frumosul ei păr castaniu. Când se uită la el, frumusețea lui a lovit-o. Anatopia cu degetul mare mâna dreaptă de nasturele uniformei sale, cu pieptul arcuit înainte și spatele arcuit pe spate, scuturând un picior întins și aplecând ușor capul, uitându-se tăcut, vesel la prințesă, aparent că nu se gândește deloc la ea. Anatole nu era plin de resurse, nu iute și nici elocvent în conversații, dar avea capacitatea de calm și încredere neschimbată, prețioasă pentru lume. Dacă o persoană care nu are încredere în sine tace la prima cunoștință și arată o conștientizare a indecenței acestei tăceri și dorința de a găsi ceva, și nu va fi bine; dar Anatole tăcea, scuturându-și piciorul, observând vesel coafura prințesei. Era clar că putea să rămână tăcut atât de calm foarte mult timp. „Dacă cineva se simte inconfortabil cu această tăcere, atunci vorbește, dar eu nu vreau”, părea să spună înfățișarea lui. În plus, în relațiile cu femeile, Anatole avea acea manieră care inspiră mai ales curiozitate, frică și chiar dragoste la femei - o manieră de conștiință disprețuitoare a superiorității sale. Parcă le spunea cu înfățișarea lui: „Te cunosc, te cunosc, dar de ce să te deranjez? Și te-ai bucura!” Poate că nu s-a gândit la asta atunci când a întâlnit femei (și chiar probabil că nu s-a gândit, pentru că nu s-a gândit deloc), dar asta era aspectul și felul lui. Prințesa a simțit acest lucru și, parcă vrând să-i arate că nu îndrăznea să se gândească să-l țină ocupat, s-a întors către bătrânul prinț. Conversația a fost generală și plină de viață, datorită vocii mici și a burețelui cu mustață care se ridica deasupra dinților albi ai micuței prințese. L-a întâlnit pe prințul Vasily cu acea metodă de glumă, care este adesea folosită de oamenii vorbăreți veseli și care constă în faptul că unele glume de mult înființate și amuzante, parțial necunoscute de toată lumea, se asumă amintiri amuzante între persoana care este tratată așa. și pe tine însuți, atunci cum nu există astfel de amintiri, așa cum nu a fost nici una între micuța prințesă și prințul Vasily. Prințul Vasily a cedat de bunăvoie acestui ton; Micuța prințesă l-a implicat pe Anatole, pe care cu greu îl cunoștea, în această amintire a unor întâmplări amuzante care nu se întâmplaseră niciodată. Mlle Bourienne a împărtășit și aceste amintiri comune și chiar și prințesa Marya a simțit cu plăcere că a fost atrasă de această amintire veselă.
— Măcar acum ne vom folosi din plin de tine, dragă prinț, îi spuse micuța prințesă, în franceză, desigur, către Prințul Vasily, „nu e ca în serile noastre la Annette, unde fugi mereu; îți amintești de cette chere Annette? [draga Annette?]
- Oh, nu poți să-mi vorbești despre politică ca Annette!
– Dar masa noastră de ceai?
- O, da!
- De ce nu ai fost niciodată la Annette? – l-a întrebat micuța prințesă pe Anatole. — Și știu, știu, spuse ea cu ochiul, fratele tău Ippolit mi-a spus despre treburile tale. - DESPRE! „Ea și-a scuturat degetul spre el. - Chiar și la Paris știu farsele tale!
- Și el, Hippolytus, nu ți-a spus? – spuse prințul Vasily (întorcându-se către fiul său și apucând-o pe prințesă de mână, de parcă ar fi vrut să fugă, și abia a avut timp să o țină), – dar nu ți-a spus cum a irosit el însuși, Hippolyte. departe pentru draga prințesă și cum le mettait a la porte? [L-a dat afară din casă?]
- Oh! C "est la perle des femmes, princesse! [Ah! aceasta este perla femeilor, prințesă!] - se întoarse către prințesă.
La rândul ei, doamna Bourienne nu a ratat ocazia, când a auzit cuvântul Paris, de a intra și ea într-o conversație generală a amintirilor. Ea și-a permis să se întrebe cu cât timp în urmă a plecat Anatole din Paris și cum i-a plăcut acest oraș. Anatole i-a răspuns foarte binevoitor franțuzoaicei și, zâmbind, privind-o, i-a vorbit despre patria ei. După ce a văzut-o pe drăguța Bourienne, Anatole a decis că aici, în Munții Cheli, nu va fi plictisitor. "Foarte frumoasă! - se gândi el, privind-o, - această demoiselle de compagne este foarte drăguță. [însoțitor.] Sper că o va lua cu ea când se va căsători cu mine”, se gândi el, „la petite est gentille”. [Micuțul este drăguț.]
Spre deosebire de hidrocarburile saturate, caracterizate prin prezența lanțurilor de carbon deschise, există hidrocarburi cu circuite închise(cicluri). În proprietățile lor, seamănă cu hidrocarburile saturate obișnuite, alcani (parafine), de unde și numele lor - cicloalcani (cicloparafine). Formula generala serie omoloagă de cicloalcani CnH2n, adică cicloalcanii sunt izomeri ai hidrocarburilor de etilenă. Reprezentanții acestei serii de compuși sunt ciclopropanul, ciclobutanul, ciclopentanul, ciclohexanul.
Ciclopropan
Ciclobutan
Ciclopentan
Ciclohexan
Foarte des în chimie organică formule structurale Cicloalcanii enumerați sunt reprezentați fără simbolurile C și H prin figuri geometrice simple.
Formula generală a seriei omoloage de cicloalcani este CnH2n. Exact aceeași formulă descrie serie omoloagă alchene Din care rezultă că pentru fiecare cicloalcan există o alchenă corespunzătoare. Acesta este un exemplu de așa-numita izomerie „interclasă”.
Izomeria și nomenclatura cicloalcanilor
1) Pentru cicloalcani ca pentru toate clasele compuși organici, caracterizată prin izomerie a scheletului de carbon (izomerie structurală). Izomeria structurală pentru cicloalcani este, în primul rând, determinată de mărimea inelului. Astfel, există doi cicloalcani cu formula C4H8: ciclobutan și metilciclopropan. În al doilea rând, o astfel de izomerie este determinată de poziția substituenților în inel (de exemplu, 1,1 și 1,2-dimetilbutan).
a) Izomeria inelului:
a) Izomeria lanțurilor laterale:
2) Izomeria poziției substituenților în inel:
3) Izomerie interclasă cu alchene:
4) Izomerie spațială. Fără rotație liberă în jur Conexiuni C-Cîn ciclu creează premisele existenței izomerilor spațiali în unii cicloalcani substituiți. De exemplu, într-o moleculă de 1,2-dimetilciclopropan, două grupări CH3 pot fi localizate pe o parte a planului inelar (izomer cis) sau pe laturi diferite(izomer trans):
Pe baza mărimii inelului, cicloalcanii sunt împărțiți într-un număr de grupuri, dintre care vom considera cicluri mici (C3, C4) și obișnuite (C5-C7).
Conform regulilor nomenclaturii internaționale, principalul în cicloalcani este lanțul de atomi de carbon care formează ciclul. Numele se bazează pe numele acestui lanț închis cu adăugarea prefixului „ciclo-” (ciclopropan, ciclobutan, ciclopentan, ciclohexan etc.). Dacă există substituenți în inel, atomii de carbon din inel sunt numerotați astfel încât ramurile să primească cele mai mici numere posibile. Astfel, compusul ar trebui să fie numit 1,2-dimetilciclobutan și nu 2,3-dimetilciclobutan sau 3,4-dimetilciclobutan.
Formulele structurale ale cicloalcanilor sunt de obicei scrise în formă prescurtată folosind formă geometrică ciclu și omițând simbolurile pentru atomii de carbon și hidrogen.
Proprietățile fizice ale cicloalcanilor
La conditii normale primii doi membri ai seriei (C3 - C4) sunt gaze, (C5 - C11) sunt lichide, incepand de la C12 sunt solide. Punctele de fierbere și de topire ale cicloalcanilor sunt mai mari decât cele ale alcanilor corespunzători. Cicloalcanii sunt practic insolubili în apă. Pe măsură ce numărul de atomi de carbon crește, masa molara prin urmare, punctul de topire crește.
Proprietățile chimice ale cicloalcanilor
Proprietățile depind puternic de mărimea ciclului, ceea ce determină stabilitatea acestuia.
Ciclurile cu trei și patru membri (cicluri mici), fiind saturate, diferă totuși puternic de toate celelalte hidrocarburi saturate. Unghiurile de legătură în ciclopropan și ciclobutan sunt semnificativ mai mici decât unghiul tetraedric normal de 109°28' caracteristic unui atom de carbon hibridizat cu sp3.
Acest lucru duce la o tensiune mare în astfel de cicluri și la tendința lor de a se deschide sub influența reactivilor. Prin urmare, ciclopropanul, ciclobutanul și derivații lor intră în reacții de adiție, prezentând caracterul compușilor nesaturați. Ușurința reacțiilor de adăugare scade odată cu scăderea rezistenței ciclului în serie:
ciclopropan > ciclobutan >> ciclopentan
Cele mai stabile sunt ciclurile cu 6 membri, în care nu există unghiuri și alte tipuri de stres.
· Ciclurile mici (C3 – C4) intră destul de ușor în reacții de hidrogenare:
· Ciclopropanul și derivații săi adaugă halogeni și halogenuri de hidrogen:
Ciclopropanul și omologii săi reacționează cu halogenuri de hidrogen cu deschidere a inelului în conformitate cu regula lui Markovnikov.
Când o alchenă nesimetrică se combină cu un acid hidrohalic, halogenul este adăugat la un atom de carbon care conține mai puțini atomi de hidrogen.
În alte cicluri (începând de la C5), stresul unghiular este eliberat datorită structurii neplanare a moleculelor. Prin urmare, datorită stabilității lor, cicloalcanii (C5 și superioare) se caracterizează prin reacții în care se păstrează structura ciclică, adică. reacții de substituție.
Reacția are loc printr-un mecanism de radicali în lanț (asemănător substituției în alcani).
Acești compuși, ca și alcanii, suferă de asemenea reacții de dehidrogenare, de exemplu, dehidrogenarea ciclohexanului și a derivaților săi alchil:
Precum și oxidarea în prezența unui catalizator, de exemplu oxidarea ciclohexanului:
Rezumând proprietățile chimice ale cicloalcanilor, putem scrie proprietățile lor chimice după cum urmează:
Material de referință pentru a face testul:
Tabel periodic
Tabel de solubilitate
„Cicloparafine. Compoziție, structură, izomerie"
Cicloalcani (cicloparafine)
Cicloalcanii sunt hidrocarburi nesaturate ale căror molecule conțin un inel închis de atomi de carbon.
Spre deosebire de hidrocarburile saturate, care se caracterizează prin prezența lanțurilor deschise de carbon, există hidrocarburi cu lanțuri închise (cicluri). În proprietățile lor, seamănă cu hidrocarburile saturate obișnuite, alcani (parafine), de unde și numele lor - cicloalcani (cicloparafine).
Formula generală a seriei omoloage de cicloalcani este C n H 2n, adică cicloalcanii sunt izomeri ai hidrocarburilor de etilenă. Reprezentanții acestei serii de compuși sunt ciclopropanul, ciclobutanul, ciclopentanul, ciclohexanul.
Pe baza structurii lor, moleculele compușilor organici sunt împărțite în compuși cu lanț deschis și ciclici. Ciclurile pot fi construite fie numai din atomi de carbon (carbocicluri), fie pot include atomi ai altor elemente (heterocicluri). La rândul lor, compușii ciclici sunt saturați, nesaturați și aromatici.
Moleculele de cicloalcan au un schelet construit sub forma unui ciclu de numai atomi de carbon sp 3 -hibrizi. Pentru a forma denumirea de cicloalcani, este necesar să adăugați prefixul „ciclo” la numele hidrocarburii saturate corespunzătoare. Astfel, cel mai mic cicloalcan posibil este ciclopropanul, urmat de ciclobutan, apoi ciclopentan etc.
Pozițiile substituenților sunt indicate prin numerotarea atomilor din ciclu, atomul cu substituentul cel mai înalt fiind atribuit numărul 1. În cicloalcanii disubstituiți, substituenții pot fi localizați pe aceeași parte (cis-) sau pe părți opuse ale inelului. avion (trans-).
Moleculele de cicloalcan pot consta din două sau mai multe inele. Hidrocarburile biciclice ar trebui să se distingă prin metoda de conectare (anelare) a ciclurilor. Dacă două inele au un singur atom de carbon în comun, compușii se numesc spirociclici. Numele unor astfel de biciclete sunt formate prin adăugarea prefixului „spiro” la numele omologului alcanului corespunzător. După prefix, două numere sunt indicate între paranteze pătrate indicând numărul de atomi de carbon localizați pe fiecare parte a atomului de C central. Numerotarea atomilor începe cu ciclul mai mic, ultimul număr indicând atomul nod.
Într-o altă metodă de anulare, inelele au doi atomi de carbon. Aceștia sunt așa-numiții cicloalcani cu punte. Denumirile unor astfel de compuși încep cu numărul de cicluri indicat de prefixele biciclo-, triciclo-, apoi sunt indicate trei numere care indică numărul de atomi de carbon ai fiecărei punți conectate la atomii nodului. Numele alcanului corespunzător este scris la sfârșit. Atomii sunt numerotați, pornind de la un nod și deplasându-se de-a lungul ciclului mai mare (principal) la un alt nod C-atom. Uneori sunt indicate coordonate suplimentare ale podului.
Chitanță
1. Cicloalcanii sunt conținuți în cantități semnificative în uleiurile unor câmpuri (de unde și unul dintre denumirile lor - naftene). În timpul rafinării petrolului, se eliberează în principal cicloalcani C 5 H 10 – C 7 H 14
2. Acțiune metale active pe alcani substituiți cu dihalogen (reacția Wurtz) duce la formarea diverșilor cicloalcani:
(Zincul sub formă de pulbere este, de asemenea, folosit în loc de sodiu metalic).
Structura cicloalcanului rezultat este determinată de structura dihaloalcanului inițial. În acest fel este posibil să se obțină cicloalcani cu o structură dată. De exemplu, pentru a sintetiza 1,3-dimetilciclopentan, ar trebui utilizat 1,5-dihalogen – 2,4-dimetilpentan:
Există și alte metode de preparare a cicloalcanilor. De exemplu, ciclohexanul și derivații săi alchil sunt obținuți prin hidrogenarea benzenului și a omologilor săi, care sunt produse ale rafinării petrolului.
Izomerie
Cicloparafinele, începând cu C 4 H 8, sunt caracterizate de unele tipuri de izomerie structurală asociate cu:
a) cu numărul de atomi de carbon din ciclu - de exemplu, (etilciclopropan), (metilciclobutan);
b) cu numărul de atomi de carbon din substituenți – 
(1-metil-2-propilciclopentan), (1,2-dietilciclopentan)
c) cu poziția substituentului în inel – (1,1-dimetilciclohexan), (1,2-dimetilciclohexan)
Cicloalcanii sunt, de asemenea, caracterizați prin izomerie interclasă cu alchenele.
Dacă există doi substituenți în inel la atomi de carbon diferiți, sunt posibile izomeria cis-trans geometrică, începând cu C5H10, și izomeria optică. Izomeria optică apare atunci când molecula nu are un plan de simetrie.
Izomeria cis-trans în compușii ciclici
În prezența a doi substituenți în compușii ciclici, este posibilă și izomeria cis-trans. Grupările metil din exemplele de mai sus pot fi situate pe o parte a planului inelului (acest izomer se numește izomer cis) sau pe părți opuse (acest izomer se numește izomer trans).
Desigur, atunci când modelele de izomeri cis și trans sunt suprapusi unul peste altul, ei nu sunt compatibili. Izomerizările reciproce necesită scindarea inelului urmată de închiderea inelului sau scindarea legăturii dintre substituent și atomul de carbon al inelului și formarea unei noi legături pe cealaltă parte a inelului.
Trebuie remarcat faptul că în compușii ciclici poate apărea nu numai cis-trans, ci și izomeria în oglindă. La suprapunerea unui model al unei molecule de izomer cis cu aceiași substituenți și ai acestuia reflexie în oglindă sunt compatibili, în timp ce acest lucru este imposibil pentru izomerul cis cu substituenți diferiți. Pentru izomerii trans, combinarea modelului unei molecule și a imaginii sale în oglindă este imposibilă atât cu substituenți identici, cât și diferiți.
Ciclobutan, ciclopentan și conformațiile lor
Compușii ciclici sunt compuși organici în care atomii de carbon formează lanțuri închise, adică. cicluri. Cei mai simpli reprezentanți ai unor astfel de compuși sunt cicloparafinele sau cicloalcanii.
Forța legăturilor în compușii ciclici depinde de numărul de atomi implicați în formarea ciclului. Este determinată de gradul tensiunii sale, cauzat de modificarea unghiurilor de legătură ale atomilor inelului și de abaterea acestor atomi de la direcția normală.
Pentru ciclopropan, unghiurile internucleare sunt de 60º, ca într-un triunghi echilateral, pentru ciclobutan - 90º, ca într-un pătrat, și în ciclopentan - 108º, ca într-un pentagon obișnuit. Unghiul normal de legătură pentru un atom de carbon este de 109,5º. Prin urmare, atunci când toți atomii de carbon din compușii de mai sus sunt localizați în același plan, scăderea unghiurilor de legătură este de 49,5 ° în ciclopropan, 19,5 ° în ciclobutan și 1,5 ° în ciclopentan.
Cu cât abaterea unghiului de legătură de la cel normal este mai mare, cu atât ciclurile sunt mai tensionate și, prin urmare, mai fragile. Cu toate acestea, spre deosebire de ciclopropan, ciclobutanul și ciclopentanul au inele neplanare. Unul dintre atomii de carbon iese continuu din plan. Ciclobutanul există în conformații neplanare „stivuite”. Ciclopentanul se caracterizează printr-o conformație „înveliș”. Astfel, ciclurile discutate sunt în mișcare oscilatorie, ducând la o scădere a „ocluziei” atomilor de hidrogen de la atomii de carbon vecini și la o scădere a tensiunii.
Ciclohexanul și conformațiile sale
Pentru ciclohexan, ca hexagon obișnuit, unghiurile internucleare sunt de 120º. Dacă molecula de ciclohexan ar avea o structură plată, atunci abaterea de la unghiul normal de legătură al atomului de carbon ar fi: 109,5º-120º = 10,5º.
Cu toate acestea, ciclohexanul și inelele mari au o structură neplană. În molecula de ciclohexan luată în considerare, se păstrează unghiurile obișnuite de legătură, cu condiția ca aceasta să existe în două conformații: „scaun” și „cadă de baie”. Conformația „scaun” este mai puțin accentuată, prin urmare, ciclohexanul există predominant sub formă de conformerii I și III, iar ciclul suferă o inversare continuă (inversio - din latină întoarcere, rearanjare) cu formarea intermediară a conformerului II:
axa de simetrie II III I
Cele douăsprezece legături C–H pe care le are ciclohexanul în conformația scaunului sunt împărțite în două tipuri. Șase legături sunt direcționate radial de la inel către periferia moleculei și se numesc legături ecuatoriale (legături e), celelalte șase legături sunt direcționate paralel între ele și axa de simetrie și se numesc axiale (legături a). Trei conexiuni axiale sunt direcționate într-o direcție din planul ciclului, iar trei în cealaltă (există o alternanță: sus și jos).
Proprietățile cicloalcanilor
Proprietăți fizice cicloalcanii se modifică în mod natural odată cu creșterea lor greutate moleculară. În condiții normale, ciclopropanul și ciclobutanul sunt gaze, cicloalcanii C 5 H 10 - C 16 H 32 - lichide, începând cu C 17 H 34 - solide. Punctele de fierbere ale cicloalcanilor sunt mai mari decât cele ale alcanilor corespunzători. Acest lucru se datorează ambalării mai dense și interacțiunilor intermoleculare mai puternice ale structurilor ciclice.
Proprietăți chimice cicloalcanii depind puternic de mărimea inelului, ceea ce determină stabilitatea acestuia. Cicluri cu trei și patru membri ( cicluri mici), fiind saturate, cu toate acestea, ele diferă puternic de toate celelalte hidrocarburi saturate. Unghiurile de legătură în ciclopropan și ciclobutan sunt semnificativ mai mici decât unghiul tetraedric normal de 10928’ caracteristic atomului de carbon hibridizat sp 3.
Acest lucru duce la o tensiune mare în astfel de cicluri și la tendința lor de a se deschide sub influența reactivilor. Prin urmare, intră ciclopropanul, ciclobutanul și derivații lor reacții de adiție, prezentând caracterul compușilor nesaturați. Ușurința reacțiilor de adăugare scade odată cu scăderea rezistenței ciclului în serie:
ciclopropan > ciclobutan >> ciclopentan.
Cele mai stabile sunt ciclurile cu 6 membri, în care nu există unghiuri și alte tipuri de stres.
Cicluri mici(C 3 H 6 – C 4 H 8) intră destul de ușor în reacții de hidrogenare:
Ciclopropanul și derivații săi adaugă halogeni și halogenuri de hidrogen:
În alte cicluri (începând de la C 5), stresul unghiular este eliberat datorită structurii neplane a moleculelor. Prin urmare, datorită stabilității lor, cicloalcanii (C 5 și superior) sunt caracterizați prin reacții în care se păstrează structura ciclică, adică. reacții de substituție.
Acești compuși, ca și alcanii, suferă de asemenea reacții de dehidrogenare și oxidare în prezența unui catalizator etc.
O diferență atât de puternică a proprietăților cicloalcanilor în funcție de dimensiunea inelului duce la necesitatea de a lua în considerare nu seria omoloagă generală a cicloalcanilor, ci seria lor individuală în funcție de mărimea inelului. De exemplu, seria omoloagă de ciclopropan include: ciclopropan C3H6, metilciclopropan C4H8, etilciclopropan C5H10 etc.
Aplicație
Ciclohexanul și etilciclohexanul sunt de cea mai mare importanță practică. Ciclohexanul este utilizat pentru a produce ciclohexanol, ciclohexanonă, acid adipic, caprolactamă și, de asemenea, ca solvent. Ciclopropanul este utilizat în practica medicală ca anestezic inhalator.
Lista literaturii folosite
1. Chimie: Chimie organică: Publicație educațională pentru clasa a X-a. medie şcoală – Moscova, Iluminismul, 1993
2. Glinka N.L. Chimie generală. -ed. a 25-a, rev. – L.: Chimie
3. Artemenko A.I. Chimie organică: manual. pentru construcții. specialist. universități – M.: Liceu, 2000.
4. Berezin B.D., Berezin D.B. Curs de chimie organică modernă. Manual pentru universități. – M.: Liceu, 1999.
5. CHIMIE. Manualul școlarilor, M., 1995.
6. CHIMIE. Enciclopedie pentru copii. AVANTA, 2000.
7. Hhomcenko G.P. Chimie pentru cei care intră la universități. – M., 1995
8. „Chimie organică”, Educație, 1991
Formula structurală
Formula adevărată, empirică sau brută: C3H6
Greutate moleculară: 42,081
Ciclopropan (trimetilen)- un compus chimic cu formula C 3 H 6, cea mai simplă hidrocarbură din seria aliciclică (carbociclică); aparține cicloalcanilor și este primul lor membru al seriei omoloage.
Proprietăți fizice
Un gaz inflamabil incolor, cu un miros caracteristic care amintește de eterul de petrol și un gust înțepător. Densitatea relativă 1.879. La o temperatură de 4 - 20 °C și o presiune de 5 atm se transformă în stare lichidă; punctul de topire -127 °C, punctul de fierbere al ciclopropanului la presiunea atmosferică -33 °C. Puțin solubil în apă (un volum de gaz la + 20 °C este solubil în 2,85 volume de apă). Ușor solubil în eter de petrol, cloroform și uleiuri grase. Foarte inflamabil, amestecurile cu aer, oxigen sau protoxid de azot sunt explozive. Ciclopropanul (ca și ciclobutanul) poate fi preparat utilizând reacția Wurtz intramoleculară din ω-dihaloalcani atunci când este încălzit cu metale (Na, Mg, Zn).
Uz medical
Ciclopropanul are un puternic efect analgezic general. Extrem de inflamabil; amestecurile sale cu oxigen, protoxid de azot și aer pot exploda la contactul cu flacăra, scânteia electrică și alte surse care pot provoca aprindere. Când se utilizează ciclopropan, este necesar să se ia toate măsurile pentru a preveni posibilitatea de explozie, inclusiv măsurile de precauție legate de utilizarea echipamentelor electrice și de raze X și pentru a preveni formarea electricității statice. Datorită acestor caracteristici, precum și apariției unor noi metode și mijloace de anestezie generală, ciclopropanul este acum extrem de rar utilizat ca anestezic. Ciclopropanul acționează rapid. La o concentrație de 4 vol. % provoacă analgezie, 6 vol. % - oprește conștiința, 8 - 10 vol. % - provoacă anestezie (stadiul III), în concentrație de 20–30 vol. % - anestezie profundă. În organism, ciclopropanul nu este distrus și este eliberat neschimbat aproape complet la 10 minute după oprirea inhalării. Ciclopropanul nu are un efect pronunțat asupra funcțiilor ficatului și rinichilor; reduce usor diureza. Uneori, în timpul anesteziei cu ciclopropan, apare hiperglicemie pe termen scurt, asociată cu stimularea sistemelor adrenoreactive. Acest efect este mai puțin pronunțat decât atunci când se utilizează eter. Ciclopropanul are un efect stimulant asupra sistemelor colinoreactive ale organismului și provoacă o ușoară încetinire a pulsului, iar aritmiile sunt posibile. Sub influența ciclopropanului, sensibilitatea miocardului la adrenalină crește foarte mult; administrarea de adrenalină în timpul anesteziei cu ciclopropan poate provoca fibrilație ventriculară. Tensiunea arterială crește ușor în timpul anesteziei, ceea ce poate duce la o sângerare crescută. Ciclopropanul este utilizat pentru anestezie introductivă și de bază (ciclopropan cu oxigen); Este adesea folosit în combinație cu alte anestezice (protoxid de azot, eter) și relaxante musculare. Indicat pacienților cu afecțiuni pulmonare, deoarece nu provoacă iritații ale mucoaselor tractului respirator. Poate fi prescris pentru boli hepatice și diabet. Anestezia cu ciclopropan poate fi utilizată pentru intervenții chirurgicale pe termen scurt. Ciclopropanul este utilizat în amestec cu oxigen în sistem închis și semiînchis (uneori semideschis) folosind aparate de anestezie cu dozimetre. Pentru menținerea anesteziei, se utilizează 15 - 18% ciclopropan. Inducerea anesteziei se realizează cu concentrații mai mari de ciclopropan. Până la finalizarea operațiunii, alimentarea cu ciclopropan este oprită și după 2 - 5 minute. Inhaland oxigen pur, pacientii se trezesc. Aportul de oxigen trebuie să fie continuu. Este necesar să se asigure că este menținută o ventilație suficientă a plămânilor și că organismul este eliberat de dioxid de carbon. Ciclopropanul este uneori folosit ca parte a amestecului Shane Ashman. După inducerea anesteziei intravenoase cu tiopental de sodiu, se furnizează un amestec de gaze (folosind o metodă semi-închisă) în următorul raport: protoxid de azot - 1 parte, oxigen - 2 părți, ciclopropan - 0,4 părți. Când utilizați acest amestec, după terminarea anesteziei, este necesar să excludeți componentele narcotice într-o anumită secvență (pentru a evita dezvoltarea hipoxiei): mai întâi opriți alimentarea cu ciclopropan, după 2-3 minute - protoxid de azot și după aceeași perioadă - oxigen. Cu doza corectă de ciclopropan, anestezia se desfășoară fără complicații, pacienții se trezesc rapid după terminarea inhalării. În caz de supradozaj, pot apărea stop respirator și depresie cardiacă, inclusiv stop cardiac. Datorită trezirii rapide după încetarea anesteziei, pacienții pot prezenta dureri severe după intervenția chirurgicală, de aceea se recomandă administrarea unui analgezic înainte de terminarea operației. După anestezie, cefaleea este relativ frecventă, iar în unele cazuri, vărsături postoperatorii și pareza intestinală. Prin urmare, pacienții după trezirea din anestezie au nevoie de o monitorizare atentă. Numai personalul medical care a urmat o pregătire adecvată are voie să utilizeze ciclopropanul.
Contraindicatii
În timpul anesteziei cu ciclopropan este contraindicată administrarea de adrenalină și norepinefrină.
Efectele toxice ale ciclopropanului
Un medicament care provoacă emoție sistemul nervos cu inhibarea ulterioară a acesteia, care este asociată cu un efect predominant asupra cortexului cerebral, precum și cu o perturbare a proceselor metabolice din creier, inclusiv metabolismul. La inhalarea ciclopropanului la o concentrație de 15-20% și amestecat cu oxigen la șobolani, după o oră scade cantitatea de glicogen și proteinele totale din ficat, activitatea grupelor SH de celule hepatice crește și conținutul de acid ribonucleic din acestea. crește. Cu expunerea cronică la ciclopropan, producția de măduvă osoasă, în principal granulocite, este inhibată.
Formular de eliberare
Forma de eliberare: în butelii din oțel fără sudură cu o capacitate de 1 și 2 litri de ciclopropan lichid sub o presiune de 5 atm; cilindrii sunt vopsiți în portocaliu și au inscripția<Осторожно. Циклопропан. Огнеопасен>.
Depozitare
Depozitare: la loc racoros ferit de surse de foc.
; foarte inflamabil; amestecurile cu aer, O 2 şi N 2 O sunt explozive.
C Iclopropanul este cel mai simplu cicloalcan, ceea ce înseamnă că are un inel cu trei membri. energie de tensiune (~ 115 kJ/mol) și a crescut în comparație cu alte substanțe chimice cicloalcani. activitate Unghiurile din ciclopropan sunt 60° (CCC), 114-115° (HCN), lungimile legăturilor sunt 0,151 (C - C) și 0,109 nm (C - H). Valoarea mică a unghiului CCC în comparație cu unghiul dintre orbitalii sp 3 -hibridați (109,5°) sugerează că formarea legăturilor C - C în ciclopropan nu atinge maximul. suprapunerea orbitalilor atomici. Se numesc astfel de conexiuni „banana” (Fig.), prin natura lor sunt intermediare între legăturile i, astfel încât ciclopropanul se poate comporta ca olefinele. În plus, din cauza slăbiciunii legăturii „banane”, ciclopropanul deschide cu ușurință inelul în descompunere. r-ţii. Sunt posibile și alte moduri de a descrie natura și proprietățile legăturilor din ciclopropan.
Înlocuirea în ciclopropan îi schimbă semnificativ geometria. Astfel, substituenții donatori de electroni scurtează legăturile C - C adiacente și le lungesc pe cele opuse; grupurile atrăgătoare de electroni acționează în sens invers; Substituenții vicinali în vrac prelungesc legătura dintre atomii de C care poartă acești substituenți. În structurile foarte tensionate, când ciclopropanul se combină cu alte inele, inclusiv ciclopropan, se observă distorsiuni mari ale inelului cu 3 membri (vezi Tulpina moleculară).
C iclopropan - CH-ta slab: pK a 46 (apă, 25 ° C).
Izomerizarea ciclopropanului la propenă are loc cu ușurință; r-ţia se realizează termic sau în prezenţă. catalitic cantitatea de Pt, Pd, Fe, Ni, Rh, A1 2 O 3.
Sub acțiunea H2 alchilciclopropanii în condiții blânde suferă hidrogenoliză sau izomerizare cu acestea din urmă. hidrogenare:
Combinația de ciclopropan cu compuși protoni duce la halogenuri de propil. In prezenta A1C13 ciclopropan alchilați aromatici. conn. cu formarea atât a derivaților de propil, cât și de izopropil; în acest caz, la trecerea de la n-xilen la o-diclorbenzen, raportul acestor izomeri se modifică de la (92: 8) la (4: 96), respectiv.
Ciclopropanul reacționează diferit cu clorul și bromul. În condiții de bromurare radicalică, se formează 1,3-dibromopropan, iar în condiții ușoare de clorare radicalică, se formează 1,1-diclorociclopropan. Cu electrof. Bromurarea produce un amestec de bromopropani:
Reacția ciclopropanului și a derivaților săi cu sărurile din mediul solvenților cu protoni duce la mercur. alcooli [sau derivații lor alcoxi(aciloxi)]; Soluția nu are analogi în chimia altor carbocicluri:
R"=H,Alk, Ac
Ciclopropanii substituiți care conțin grupări donatoare și atrăgătoare de electroni, la încălzire moderată, suferă cel mult heteroliză. obligație substituită, de exemplu:
1,1-Dihalociclopropanii sub acţiunea lui (C4H9)3SnH sau Mg în CH3OH se reduc la monohalogenuri, iar la interacţiune. cu CH3Li sunt convertite în alenele corespunzătoare:
C Iclopropanul și derivații săi sunt obținuți prin acțiunea prafului de Zn asupra 1,3-dihalogenurilor:
Pentru sinteza ciclopropanului substituit funcțional se folosesc soluții de inserție la legătura C = C sub acțiunea diazoesterilor (complecși Cu și Rh) sau