Ciclopropano
O ciclopropano é un hidrocarburo cicloalcano saturado coa fórmula C3H6, que consta de tres átomos de carbono unidos entre si formando un anel triangular, con dous átomos de hidróxeno unidos a cada carbono dando lugar a unha simetría molecular D3h. O ciclopropano e o propeno teñen a mesma fórmula molecular pero as súas estruturas son distintas, polo que son isómeros estruturais.
| Ciclopropano[1] | |
|---|---|
|
|
|
|
Ciclopropano | |
| Identificadores | |
| Número CAS | 75-19-4 |
| PubChem | 6351 |
| ChemSpider | 6111 |
| UNII | 99TB643425 |
| KEGG | D03627 |
| ChEBI | CHEBI:30365 |
| ChEMBL | CHEMBL1796999 |
| Imaxes 3D Jmol | Image 1 |
| |
| |
| Propiedades | |
| Fórmula molecular | C3H6 |
| Masa molecular | 42,08 g/mol |
| Densidade | 1,879 g/L (1 atm, 0 °C) |
| Punto de fusión | −128 °C; −198 °F; 145 K |
| Punto de ebulición | −33 °C; −27 °F; 240 K |
| Acidez (pKa) | ~46 |
| Perigosidade | |
| MSDS | External MSDS |
| Principais perigos | Moi inflamable Asfixiante |
| NFPA 704 |
 4
1
0
|
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa. | |
O ciclopropano é un anestésico cando se inhala. Nas prácticas anestésicas modernas, foi superado por outros compostos, debido á súa extrema reactividade en condicións normais: cando este gas se mestura con oxíxeno hai un risco significativo de explosión.
Historia
editarO ciclopropano descubriuno en 1881 August Freund, que tamén propuxo a súa correcta estrutura.[2] Freund tratou o 1,3-dibromopropano con sodio, causando unha reacción de Wurtz intramolecular que daba lugar directamente ao ciclopropano.[3][4] O rendemento da reacción foi mellorado por Gustavson en 1887 co uso de cinc en vez de sodio.[5] O ciclopropano non tivo aplicacións comerciais ata que Henderson e Lucas descubriron as súas propiedades anestésicas en 1929;[6] a súa produción industrial empezou en 1936.[7]
Anestesia
editarO ciclopropano introduciuse no uso clínico por iniciativa do anestesista norteamericano Ralph Waters, que utilizou un sistema pechado con absorción de dióxido de carbono para conservar este axente tan custoso. O ciclopropano é un axente de cheiro doce non irritante relativamente potente cunha concentración alveolar mínima de 17,5%[8] e un coeficiente de partición sangue/gas de 0,55. Isto significou que a indución de anestesia por inhalación de ciclopropano e oxíxeno fose rápida e non desagradable. Porén, ao final dunha anestesia prolongada os pacientes podían sufrir un rápido descenso da presión sanguínea, que podía orixinar unha arritmia cardíaca; unha reacción chamada "shock de ciclopropano".[9] Por esta razón, e polo seu alto prezo e natureza explosiva,[10] quedou obsoleto como método de anestesia.
Estrutura e enlaces
editarA estrutura triangular do ciclopropano require que os ángulos de enlace entre os enlaces carbono-carbono sexan de 60°. Isto é moito menos que o ángulo termodinamicamente máis estable de 109,5° (para enlaces entre átomos con orbitais hibridados sp3) e orixina unha significativa tensión anular. A molécula ten tamén unha tensión de torsión debido á conformación eclipsada dos seus átomos de hidróxeno. En consecuencia, os enlaces entre os átomos de carbono son considerablemente máis febles que nun alcano típico, e como resultado ten moita maior reactividade.
O enlace entre centros de carbono descríbese xeralmente en termos de enlaces flexionados.[11] Neste modelo os enlaces carbono-carbono flexiónanse cara a fóra para que o ángulo interorbital sexa de 104°. Facendo isto redúcese o nivel de tensión de enlace e iso conséguese por distorsión da hibridación sp3 dos átomos de carbono para que os enlaces C-C teñan un maior carácter π que o normal[12] (ao mesmo tempo os enlaces carbono-hidróxeno incrementan o seu carácter s). Unha consecuencia pouco usual dos enlaces flexionados é que mentres que os enlaces C-C son máis febles do normal, os átomos de carbono están tamén máis próximos uns a outros que nun enlace normal de alcano: 151 pm fronte a 153 pm (enlace de alqueno medio: 146pm).[13]
Un modelo alternativo para describir o modo de enlazarse do ciclopropano utiliza diagramas de Walsh e axusta a teoría orbital molecular á luz das evidencias espectroscópicas e simetría de grupo. Neste modelo o ciclopropano descríbese como unha combinación de orbitais de tres centros enlazados de metileno carbenos.
Síntese
editarO ciclopropano producíase inicialmente polo acoplamento de Wurtz, no cal o 1,3-dibromopropano era ciclado utilizando sodio.[3] O rendemento desta reacción pode ser mellorado cambiando ese metal por cinc.[5]
- BrCH2CH2CH2Br + 2 Na → (CH2)3 + 2 NaBr
Ciclopropanación
editarOs aneis de ciclopropano encóntranse en numerosas biomoléculas e fármacos. A formación de aneis de ciclopropano, que se denomina ciclopropanación, é unha activa área da investigación química.
Reaccións
editarDebido ao incrementado carácter π dos seus enlaces C-C, o ciclopropano pode reaccionar como un alqueno en certos casos. Por exemplo sofre hidrohaloxenación con ácidos inorgánicos para dar haluros de alquilo liñais. Os ciclopropanos substituídos tamén reaccionan, seguindo as regras de Markovnikov.[14]
Seguridade
editarO ciclopropano é moi inflamable, pero non é substancialmente máis explosivo que outros alcanos.
Notas
editar- ↑ Merck Index, 11th Edition, 2755.
- ↑ Freund, August (1882) "Über Trimethylen" (On trimethylene), Monatshefte für Chemie … , 3 : 625-635.
- ↑ 3,0 3,1 August Freund (1881). "Über Trimethylen". Journal für Praktische Chemie 26 (1): 625–635. doi:10.1002/prac.18820260125.
- ↑ August Freund (1882). "Über Trimethylen". Monatshefte für Chemie 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828.
- ↑ 5,0 5,1 G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127.
- ↑ G. H. W. Lucas and V. E. Henderson (1 August 1929). "A New Anesthetic: Cyclopropane : A Preliminary Report". Can Med Assoc J. 21 (2): 173–5. PMC 1710967. PMID 20317448.
- ↑ H. B. Hass, E. T. McBee, and G. E. Hinds (1936). "Synthesis of Cyclopropane". Industrial & Engineering Chemistry 28 (10): 1178–81. doi:10.1021/ie50322a013.
- ↑ Eger, Edmond I.; Brandstater, Bernard; Saidman, Lawrence J.; Regan, Michael J.; Severinghaus, John W.; Munson, Edwin S. (1965). "Equipotent Alveolar Concentrations of Methoxyflurane, Halothane, Diethyl Ether, Fluroxene, Cyclopropane, Xenon and Nitrous Oxide in the Dog". Anesthesiology 26 (6): 771–777. doi:10.1097/00000542-196511000-00012.
- ↑ JOHNSTONE, M; Alberts, JR (July 1950). "Cyclopropane anesthesia and ventricular arrhythmias.". British heart journal 12 (3): 239–44. PMID 15426685. doi:10.1136/hrt.12.3.239.
- ↑ MacDonald, AG (June 1994). "A short history of fires and explosions caused by anaesthetic agents.". British journal of anaesthesia 72 (6): 710–22. PMID 8024925. doi:10.1093/bja/72.6.710.
- ↑ Eric V. Anslyn and Dennis A. Dougherty. Modern Physical Organic Chemistry. 2006. pages 850-852
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ Advanced organic Chemistry, Reactions, mechanisms and structure 3ed. Jerry March ISBN 0-471-85472-7
Véxase tamén
editarOutros artigos
editar- Tetrahedrano - contén catro aneis de ciclopropano fusionados que forman as caras dun tetraedro
- Propelano - contén tres aneis de ciclopropano que comparten un só enlace carbono-carbono central
- Ciclopropeno
- Metilenociclopropano