CICLOALCINOS: CARACTERÍSTICAS, APLICAÇÕES, EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

Os cicloalquinos são compostos orgânicos contendo uma ou mais ligações triplas e uma unidade cíclica. Suas fórmulas moleculares condensadas obedecem à fórmula C _n H _2n-4. Assim, se n for igual a 3, então a fórmula da referida cicloalquina será C ₃ H ₂.

Uma série de figuras geométricas é ilustrada na imagem abaixo, mas na verdade elas consistem em exemplos de cicloalquinos. Cada um deles pode ser considerado uma versão mais oxidada dos respectivos cicloalcanos (sem ligações duplas ou triplas). Quando carecem de um heteroátomo (O, N, S, F, etc.), são apenas hidrocarbonetos "simples".

Fonte própria.

A química em torno dos cicloalquinos é muito complexa e os mecanismos por trás de suas reações são ainda mais complexos. Eles representam um ponto de partida para a síntese de muitos compostos orgânicos, que por sua vez estão sujeitos a possíveis aplicações.

Em geral, eles são muito reativos, a menos que sejam "distorcidos" ou complexados com metais de transição. Além disso, suas ligações triplas podem ser conjugadas com ligações duplas, criando unidades cíclicas dentro das moléculas.

Se não for esse o caso, em suas estruturas mais simples eles são capazes de adicionar pequenas moléculas às suas ligações triplas.

Características dos cicloalquinos

Apolaridade e a ligação tripla

Os cicloalquinos são caracterizados por serem moléculas apolares e, portanto, hidrofóbicas. Isso pode mudar se em suas estruturas eles tiverem algum heteroátomo ou grupo funcional que lhes dê um momento de dipolo considerável; como ocorre em heterociclos com ligações triplas.

Mas o que é uma ligação tripla? Eles não são mais do que três interações simultâneas entre dois átomos de carbono hibridizados sp. Uma ligação é simples (σ), e as outras duas π, perpendiculares entre si. Ambos os átomos de carbono têm um orbital sp livre para se ligar a outros átomos (RC≡CR).

Esses orbitais híbridos têm 50% de caracteres e 50% de caracteres p. Como os orbitais s são mais penetrantes que op, esse fato torna os dois carbonos da ligação tripla mais ácidos (aceitadores de elétrons) do que os carbonos dos alcanos ou alcenos.

Por esta razão, a ligação tripla (≡) representa um ponto específico para as espécies doadoras de elétrons se somarem a ele, formando ligações simples.

Isso resulta na quebra de uma das ligações π, tornando-se uma ligação dupla (C = C). A adição continua até que R ₄ C-CR ₄ seja obtido, isto é, carbonos totalmente saturados.

O acima também pode ser explicado desta forma: a ligação tripla é uma dupla insaturação.

Forças intermoleculares

As moléculas de cicloalquina interagem por meio de forças de dispersão ou forças de London e por interações do tipo π-π. Essas interações são fracas, mas conforme o tamanho dos ciclos aumenta (como os três últimos do lado direito da imagem), eles conseguem formar sólidos à temperatura e pressão ambientes.

Tensão angular

As ligações na ligação tripla estão localizadas no mesmo plano e em uma linha. Portanto, -C≡C- tem uma geometria linear, com os orbitais sp separados por cerca de 180º.

Isso tem uma séria implicação na estabilidade estereoquímica dos cicloalquinos. É preciso muita energia para "dobrar" os orbitais esp, pois eles não são flexíveis.

Quanto menor a cicloalquina, mais os orbitais esp devem se dobrar para permitir sua existência física. Analisando a imagem, pode-se notar, da esquerda para a direita, que no triângulo o ângulo das ligações aos lados da ligação tripla é muito pronunciado; enquanto no decágono são menos abruptos.

Quanto maior a cicloalquina, mais próximo o ângulo de ligação dos orbitais sp se aproxima do ideal 180º. O contrário ocorre quando são menores, forçando-os a se curvar e criando uma tensão angular neles, desestabilizando a cicloalquina.

Assim, os cicloalquinos maiores apresentam menor tensão angular, o que possibilita sua síntese e armazenamento. Com isso, o triângulo é a cicloalquina mais instável e o decágono o mais estável de todas.

Na verdade, o ciclooctino (o do octógono) é o menor e mais estável tamanho conhecido; os outros existem apenas como intermediários momentâneos nas reações químicas.

Nomenclatura

Os mesmos padrões IUPAC para cicloalcanos e cicloalcenos devem ser aplicados para nomear cicloalquinos. A única diferença está no sufixo –ico no final do nome do composto orgânico.

A cadeia principal é aquela que possui a ligação tripla, e começa a ser numerada a partir da extremidade mais próxima dela. Se você tiver, por exemplo, ciclopropano, então ter uma ligação tripla será chamado de ciclopropino (o triângulo na imagem). Se você tiver um grupo metil anexado ao vértice superior, ele será: 2-metilciclopropino.

Os carbonos do RC≡CR já possuem suas quatro ligações, portanto faltam hidrogênios (como é o caso de todos os cicloalquinos na imagem). Isso não acontece apenas se a ligação tripla estiver em uma posição terminal, ou seja, no final de uma cadeia (RC≡CH).

Formulários

Cicloalquinos não são compostos muito comuns, então nem são suas aplicações. Eles podem servir como ligantes (grupos que coordenam) para metais de transição, criando assim uma infinidade de compostos organometálicos que podem ser usados ​​para usos muito rigorosos e específicos.

Eles geralmente são solventes em suas formas mais saturadas e estáveis. Quando são heterocíclicos, além de possuírem unidades cíclicas internas C≡CC = CC≡C, encontram usos interessantes e promissores como fármacos anticâncer; tal é o caso da Dinemicina A. Outros compostos com analogias estruturais foram sintetizados a partir dela.

Exemplos

A imagem mostra sete cicloalquinos simples, nos quais dificilmente existe uma ligação tripla. Da esquerda para a direita, com seus respectivos nomes, estão: ciclopropino, o triângulo; ciclobutino, o quadrado; ciclopentina, o pentágono; ciclohexina, o hexágono; cicloheptina, o heptágono; ciclooctino, o octógono; e ciclodecino, o decágono.

A partir dessas estruturas e substituindo os átomos de hidrogênio dos carbonos saturados, outros compostos derivados delas podem ser obtidos. Eles também podem ser submetidos a condições oxidativas para gerar ligações duplas em outros lados dos ciclos.

Essas unidades geométricas podem fazer parte de uma estrutura maior, aumentando as chances de funcionalizar todo o conjunto. Não há muitos exemplos de cicloalquinos disponíveis, pelo menos não sem mergulhar nos reinos profundos da síntese orgânica e farmacologia.

Referências

1. Francis A. Carey. Quimica Organica. (Sexta ed., Páginas 372, 375). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Cicloalquino. Retirado de: en.wikipedia.org
3. William Reusch. (5 de maio de 2013). Nomeando compostos orgânicos. Retirado de: 2.chemistry.msu.edu
4. Química Inorgânica. Cicloalquinos. Retirado de: fullquimica.com
5. Patrizia Diana e Girolamo Cirrincione. (2015). Biossíntese de heterociclos do isolamento ao agrupamento de genes. Wiley, página 181.
6. Química Orgânica Interessante e Produtos Naturais. (2015, 17 de abril). Cicloalcinos. Retirado de: quintus.mickel.ch