Sykloalkaanit

Sykloalkaanit ovat hiilivetyjä, joissa on hiiliatomeista (C) muodostunut yksi tai useampi rengasrakenne. Renkaan hiilet ovat alkaanien tapaan kytkeytyneet toisiinsa yksinkertaisella kovalenttisella sidoksella. Etuliite syklo kuvaa yhdisteen rengasrakennetta. Rakenteeltaan yksinkertaisin sykloalkaani on kolmesta hiiliatomista muodostunut rengasrakenne eli syklopropaani C3H6. Sykloalkaanien yleiskaava on sama kuin alkeeneilla CnH2n.

 Nimi  Molekyylikaava  CAS-numero  Rakenne Syklopropaani C3H675-19-450px Syklobutaani C4H8 287-23-050px Syklopentaani C5H10 287-92-350px Sykloheksaani C6H12 110-82-750px Sykloheptaani C7H14 291-64-550px Syklo-oktaani C8H16 292-64-850px Syklononaani C9H18 293-55-050px Syklodekaani C10H20 293-96-950px Sykloundekaani C11H22 294-41-750px Syklododekaani C12H24 294-62-250px Syklotridekaani C13H26 295-02-350px Syklotetradekaani C14H28 295-17-050px Syklopentadekaani C15H30 295-48-7 Sykloheksadekaani C16H32 295-65-8 Sykloheptadekaani C17H34 295-97-6 Syklo-oktadekaani C18H36 296-18-4 Syklononadekaani C19H38 296-44-6 Sykloeikosaani C20H40 296-56-0 Sykloheneikosaani C21H42 296-78-6 Syklodokosaani C22H44 296-86-6 Syklotrikosaani C23H46 296-96-8 Syklotetrakosaani C24H48 297-03-0 Syklopentakosaani C25H50 297-15-4 Sykloheksakosaani C26H52 297-16-5 Sykloheptakosaani C27H54 297-23-4 Syklo-oktakosaani C28H56 297-24-5 Syklononakosaani C29H58 297-33-6 Syklotriakontaani C30H60 297-35-8

Useita viisi- ja kuusihiilisiä rengasyhdisteitä tunnettiin jo 1800-luvun lopulla, mutta niitä pienempiä tai suurempia rengasyhdisteitä ei yrityksistä huolimatta ollut havaittu tai kyetty valmistamaan. Saksalainen kemisti Adolf von Baeyer esitti 1885 jännitysteoriassaan, että pienet ja suuret rengasrakenteet olisivat mahdottomia hiilen tetraedrisen tavan vuoksi muodostaa noin 109° kulmia. Esimerkiksi kolme hiiltä sisältävän syklopropaanin hiilien väliset kulmat ovat vain 60°, joten sillä olisi valtavasti kulmajännitystä. Koska kulma poikkeaa 109°-60°=49° suuresti ideaalikulmasta, yhdiste olisi äärimmäisen helposti reagoiva. Myös syklobutaanilla (109°-90°=19°) olisi voimakkaasti kulmajännitystä, mutta syklopentaanilla käytännössä ei (109°-108°=1°). Sykloheksaaninkin kulmajännitys (109°-120°=11°) olisi vielä melko pieni, mutta sykloheptaani (109°-128°=19°) ja sitä suuremmat sykloalkaanit olisivat suurten kulmajännitystensä vuoksi mahdottomia. 

Baeyerin teoria oli osittain oikeassa pienisyklisten yhdisteiden suhteen – syklopropaani esimerkiksi on hyvin herkästi reagoiva yhdiste. Baeyer oli kuitenkin väärässä väittäessään pienten ja suurten hiiliyhdisteiden olevan mahdottomia. Hän oletti virheellisesti isojenkin hiiliyhdisteiden olevan pienten tapaan tasomaisia. Yli 14 hiiltä käsittävissä sykloalkaaneissa kulmajännitys todellisuudessa häviää. 2000-luvulla tunnetaan rengasrakenteita, joissa on hiiliä kolmesta yli kolmeenkymmeneen. 

Sykloalkaanien konformaatioisomeriaan vaikuttaa kulmajännityksen lisäksi torsionaalinen jännitys ja steerinen jännitys. Pysyvimmässä konformaatiossa näiden yhteisvaikutus on mahdollisimman pieni.

 Katso myös 
 Sykloalkeenit
 Sykloalkyynit

 Lähteet 

*