Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων του «Κυκλοπροπάνιο»

Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
2.164 bytes προστέθηκαν ,  πριν από 7 έτη
== Δομή ==
 
[[Αρχείο:Coulson Moffit Model.png|150px|thumb|right|Επικάλυψη [[τροχιακό|τροχιακών]] στο μοντέλο του κυκλοπροπανίου με τροχιακά σε κάμψη]].
Οι [[χημικός δεσμός|χημικοί δεσμοί]] μεταξύ των ατόμων άνθρακα του κυκλοπροπανίου είναι σχετικά ασθενέσθεροι από τους τυπικούς δεσμούς C-C, δίνοντάς του χημική δραστικότητα συγκρίσιμη μ' αυτή των [[αλκένια|αλκενίων]]. Η [[θεωρία παραμόρφωσης του Μπάυερ]] εξηγεί γιατί: Η [[γωνία]] C-C-C είναι 60°, δηλαδή πολύ μικρότερη από την κανονική γωνία δεσμών σ 2sp<sup>3</sup>-2sp<sup>3</sup>, που είναι περίπου 109.5°. Το γεγονός αυτό δίνει στο μόριο μια αυξημένη [[ενέργεια]] («ενέργεια τάσης δεσμών»), που εκφράζεται τελικά με την αυξημένη δραστικότητα του κυκλοπροπανίου, σε σχέση τόσο με τα [[αλκάνια]], όσο και με τα άλλα κυκλοαλκάνια, όπως το [[κυκλοεξάνιο]] και το [[κυκλοπεντάνιο]], που έχουν μηδενική (0) ή σχεδόν μηδενική ενέργεια τάσης δεσμών. Η ενέργεια τάσης δεσμών προέρχεται όχι μόνο από τη γωνιακή παραμόρφωση, που αναφέρθηκε παραπάνω, αλλά και παραμόρφωση στρέψης, αφού η ύπαρξη του δακτυλίου παρεμποδίζει την ελεύθερη περιστροφή των δεσμών C-C κι έτσι εμποδίζει και τη δημιουργία «εκλειπτικής διαμόρφωσης» μεταξύ των ατόμων υδρογόνου διαφορετικών ατόμων άνθρκα, ώστε να μειωθούν οι μεταξύ τους απώσεις<ref>Τα άτομα υδρογόνου έχουν ομώνυμο στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο περίπου +0,03, οπότε απωθούνται.</ref>. Ωστόσο υπάρχει και μια αύξηση της σταθερότητας του δεσμού C-C, από το γεγονός ότι τελικά ο δεσμός αυτός έχει και κάποιο χαρακτήρα έξτρα δεσμού π, όπως υποδεικνύεται από την [[τροχιακό|τροχιακή]] περιγραφή του μορίου από τον Walsh, όπου μοντελοποιείται η ύπαρξη ενός τροχιακού συνδυασμού τριών (3) κέντρων των τριών (3) μεθυλενίων από τα οποία αποτελείται το μόριο. Κυρτωμένοι δεσμοί («δεσμοί μπανάνα») χρησιμοποιήθηκαν επίσης για να περιγράψουν τη δεσμική δομή του κυκλοπροπανίου.
 
Η [[τρίγωνο|τριγωνική]] [[χημική δομή|δομή]] του κυκλοπροπανίου απαιτεί οι [[δεσμική γωνία|δεσμικές γωνίες]] μεταξύ των δεσμών C-C να είναι 60°. Η γωνία αυτή είναι πολύ μικρότερη από την πλέον σταθερή, [[θερμοδυναμική|θερμοδυναμικά]], δεσμική γωνία των περίπου 109.5°, των [[Δεσμός σ|δεσμών σ]] με [[υβριδισμός τροχιακών|υβριδικών τροχιακών]] sp<sup>3</sup>-sp<sup>3</sup>. Αυτό οδηγεί στην ύπαρξη σημαντικής [[παραμόρφωση δακτυλίου|παραμόρφωσης δακτυλίου]]. Το μόριο έχει επίσης και [[παραμόρφωση στρέψης]], εξαιτίας της [[εκλειπτική διαμόρφωση|εκλειπτικής διαμόρφωσης]] των ατόμων υδρογόνου του. Για τους παραπάνω λόγους, οι [[χημικός δεσμός|χημικοί δεσμοί]] μεταξύ των ατόμων άνθρακα του κυκλοπροπανίου είναι σχετικά ασθενέσθεροι από τους τυπικούς δεσμούς C-C ενός τυπικού [[αλκάνια|αλκανίου]], οδηγώντας σε πολύ μεγαλύτερη χημική δραστικότητα και επιτυγχάνεται με
Η απλούστερη πολυκυκλική ένωση που περιέχει πολλαπλούς συμπυκνωμένους δακτυλίους πολυπροπανίου είναι το [[τετραεδράνιο]], που το μόριό του αποτελείται από τέσσερεις (4) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που σχηματίζουν τις έδρες ενός [[τετράεδρο|τετραέδρου]]. Ακόμη, το [[(1,1,1)-προπελλάνιο|[1.1.1]-προπελάνιο]] περιέχει τρεις (3) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που μοιράζονται ένα κοινό κεντρικό ζεύγος ατόμων άνθρακα και το δεσμό τους.
 
Η δεσμολογία μεταξύ των ατόμων άνθρακα γενικά περιγράφεται με τους όρους των [[χημικός δεσμός με κάμψη|δεσμών με κάμψη]] (''bent bonds'')<ref> Eric V. Anslyn and Dennis A. Dougherty. Modern Physical Organic Chemistry. 2006. pages 850-852</ref>. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, οι δεσμοί άνθρακα - άνθρακα στο κυκλοπροπάνιο κάμπτονται έτσι ώστε να σχηματίζεται μια ενδοτροχιακή γωνία των 104°. Αυτό ελατώνει το επίπεδο της παραμόρφωσης δακτυλίου στρεβλώνοντας τον sp<sup>3</sup> υβριδισμό των ατόμων άνθρακα έτσι ώστε να έχουν μεγαλύτερο [[Δεσμός π|π]] χαρακτήρα από το κανονικό<ref> Knipe, edited by A.C. (2007). March's advanced organic chemistry reactions, mechanisms, and structure. (6th ed. ed.). Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience. p. 219. ISBN 0470084944.</ref>, ενώ από την άλλη οι [[Δεσμός άνθρακα - υδρογόνου|δεσμοί άνθρακα - υδρογόνου]] αποκτούν μεγαλύτερο σ χαρακτήρα, από το κανονικό. Μια ασυνήθστη συνέπεια της δεσμολογίας με κάμψη είναι ότι ενώ οι δεσμοί C-C, είναι ασθενέσθεροι από το κανονικό, τα άτομα άνθρακα βρίσκονται κοντύτερα το ένα με το άλλο, σε σύγκριση με έναν κανονικό απλό δεσμό αλκανίων: Πιο συγκεκριμένα, βρίσκονται σε απόσταση [[151 (αριθμός)|151]] [[πικόμετρο|pm]] αντί για το κανονικό που είναι [[153 (αριθμός)|153]] pm. Λάβετε υπόψη, ακόμη, ότι ο [[μέσος όρος]] για τα [[αλκένια]] είναι [[146 (αριθμός)|146]] pm<ref>Allen, Frank H.; Kennard, Olga; Watson, David G.; Brammer, Lee; Orpen, A. Guy; Taylor, Robin (1987). "Tables of bond lengths determined by X-ray and neutron diffraction. Part 1. Bond lengths in organic compounds". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 (12): S1–S19. doi:10.1039/P298700000S1.</ref>.
 
Ένα εναλλακτικό μοντέλο περιγραφής της δεσμολογίας του κυκλοπροπανίου περιλαμβάνει [[διάγραμμα Γουάλς|διαγράμματα Γουάλς]] (''Walsh diagrams'') και στοχεύει να κάνει καλύτερη δουλειά ώστε να ταιριάζει η [[θεωρία μοριακών τροχιακών]], υπό το φως των [[φασματοσκοπία|φασματοσκοπικών]] ενδείξεων και των [[Συμμετρία ομάδας|επιχειρημάτων της συμμετρίας ομάδας]]. Σε αυτό το μοντέλο, το μόριο του κυκλοπροπάνιο περιγράφεται με τη χρήση [[δεσμός τριών κέντρων|δεσμικού τροχιακού συνδυασμού τριών κέντρων]] τριών (3) [[καρβένιο|καρβενίων]] [[μεθυλένιο|μεθυλενίου]].
 
<div style='text-align: center;'>
Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «'''ενέργεια τάσης δεσμών'''» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το [[ισομέρεια|ισομερές]] [[προπένιο]] έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δακτυλίου.<ref>Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.</ref>
Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης-1,3.
 
Η απλούστερη πολυκυκλική ένωση που περιέχει πολλαπλούς συμπυκνωμένους δακτυλίους πολυπροπανίου είναι το [[τετραεδράνιο]], που το μόριό του αποτελείται από τέσσερεις (4) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που σχηματίζουν τις έδρες ενός [[τετράεδρο|τετραέδρου]]. Ακόμη, το [[(1,1,1)-προπελλάνιο|[1.1.1]-προπελάνιο]] περιέχει τρεις (3) κυκλοπροπανικούς δακτυλίους που μοιράζονται ένα κοινό κεντρικό ζεύγος ατόμων άνθρακα και το δεσμό τους.
 
== Παραγωγή ==
35.734

επεξεργασίες

Μενού πλοήγησης