Циклопропан

Циклопропан — молекулалық формуласы (CH2)3 немесе C3H6 болатын циклоалкан, үш метилен тобы (CH2) өзара байланысып, үшбұрышты сақина түзеді. Сақинаның кіші өлшемі құрылымда айтарлықтай сақина кернеуін тудырады. Циклопропан өзінен-өзі негізінен теориялық қызығушылық тудырады, бірақ көптеген циклопропан туындылары коммерциялық немесе биологиялық маңызға ие.

Циклопропан 1930-жылдардан 1980-жылдарға дейін клиникалық ингаляциялық анестетик ретінде қолданылған. Бұл заттың жоғары жанғыштығы оны шектеулі кеңістікте жинақталуға бейім болғандықтан, операция бөлмелерінде өрт немесе жарылыс қаупін тудырады, өйткені оның тығыздығы ауадан жоғары.

Тарихы
Циклопропанды алғаш рет 1881 жылы Август Фройнд ашты, ол бұл заттың дұрыс құрылымын алғашқы мақаласында ұсынған. Фройнд 1,3-дибромопропанды натрий арқылы өңдеп, молекулаішілік Вюрц реакциясы арқылы тікелей циклопропанға айналдырды. 1887 жылы Густавсон натрий орнына мырыш қолдану арқылы реакцияның өнімділігін жақсартты.

Циклопропан 1929 жылға дейін коммерциялық қолданылмады, сол жылы Хендерсон мен Лукас оның анестезиялық қасиеттерін анықтады; ал өнеркәсіптік өндіріс 1936 жылы басталды. Қазіргі анестезия тәжірибесінде ол басқа агенттермен ауыстырылды.

Анестезия
Циклопропан клиникалық қолдануға американдық анестезиолог Ральф Уотерс енгізді, ол қымбат агентті үнемдеу үшін көмірқышқыл газын сіңіру жүйесі бар жабық жүйені қолданды. Циклопропан салыстырмалы түрде күшті, тітіркендірмейтін және жағымды иісті зат болып табылады, оның минималды альвеолярлы концентрациясы 17,5% және қан/газ бөліну коэффициенті 0,55. Бұл циклопропан мен оттегінің ингаляциясы арқылы анестезияны тез және қолайлы түрде бастауға мүмкіндік берді. Алайда ұзақ анестезия соңында науқастарда қан қысымының кенет төмендеуі болуы мүмкін, бұл кардиалық дизритмия тудыруы ықтимал, яғни «циклопропан шокы» деп аталатын реакция. Осы себептен, сондай-ақ оның жоғары бағасы мен жарылғыш қасиеті, соңғы кезде тек анестезияны бастау үшін ғана қолданылды, және 1980-жылдардың ортасынан бері клиникалық қолдануға қолжетімді емес. Баллондар мен ағын өлшегіштер апельсин түске боялған (қазіргі таңда апельсин түсі енфлуран анестезиялық газы үшін қолданылады).

Фармакология
Циклопропан [[GABAA рецепторлары]] және глицин рецепторлары үшін белсенді емес, керісінше NMDA рецептор антагонисі ретінде әрекет етеді.Hugh C. Hemmings; Philip M. Hopkins (2006). Foundations of Anesthesia: Basic Sciences for Clinical Practice. Elsevier Health Sciences. pp. 292–. ISBN 978-0-323-03707-5.Hemmings, Hugh C. (2009). "Molecular Targets of General Anesthetics in the Nervous System". Suppressing the Mind. Contemporary Clinical Neuroscience. pp. 11–31. doi:10.1007/978-1-60761-462-3_2. ISBN 978-1-60761-463-0. Ол сондай-ақ AMPA рецепторлары мен никотиндік ацетилхолин рецепторларын тежейді, және кейбір K2P арналарын белсендіреді.Hara K, Eger EI, Laster MJ, Harris RA (December 2002). "Nonhalogenated alkanes cyclopropane and butane affect neurotransmitter-gated ion channel and G-protein-coupled receptors: differential actions on GABAA and glycine receptors". Anesthesiology. 97 (6): 1512–20. doi:10.1097/00000542-200212000-00025. PMID 12459679. S2CID 21160239.

Құрылымы және байланыстары
Циклопропанның үшбұрышты құрылымы көміртек-көміртек байланыстары арасындағы байланыс бұрыштарын 60° болуын талап етеді. Молекула D3h молекулалық симметрияға ие. C-C қашықтықтары 151 пм, ал кәдімгі C-C байланыстарында 153–155 пм.

Қысқалығына қарамастан, циклопропандағы C-C байланыстары кәдімгі C-C байланыстарына қарағанда 34 ккал/моль әлсіз. Сақина кернеуінен басқа, молекуладағы сутегі атомдарының эктлипстік конфигурациясы бұрыштық кернеуді тудырады. Циклопропандағы C-H байланыстары кәдімгі C-H байланыстарынан мықты, бұл NMR жұптау константалары арқылы көрініс табады.

Көміртек орталықтары арасындағы байланыс әдетте банан байланысы моделі бойынша сипатталады.Eric V. Anslyn and Dennis A. Dougherty. Modern Physical Organic Chemistry. 2006. pages 850-852 Бұл модельде көміртек-көміртек байланыстары сыртқа қарай қисайтылған, сондықтан орбитальаралық бұрыш 104° құрайды.

Циклопропанның ерекше құрылымдық қасиеттері көптеген теориялық пікірталастар туғызды. Бір теория σ-ароматтылық ұғымын қолданады: циклопропанның үш C-C σ байланыстарындағы алты электронның делокализациясы арқылы берілуі сақинаның кернеуін 27,6 ккал/моль деңгейінде тұрақтандыруды түсіндіреді. Басқа зерттеулер σ-ароматтылық рөлін қолдамайды және циклопропанның энергетикалық тұрақтандырылуы мен ерекше магниттік қасиеттерін басқа жолмен түсіндіреді.

Синтез
Циклопропан алғаш рет Вюрц реакциясы арқылы өндірілді, онда 1,3-дибромопропан натрий арқылы циклденді. Реакцияның өнімділігін мырыш қолдану және натрий йодидін катализатор ретінде қолдану арқылы жақсартуға болады.Wollweber, Hartmund (2000). "Anesthetics, General". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_289. ISBN 978-3-527-30673-2.
BrCH2CH2CH2Br + 2 Na → (CH2)3 + 2 NaBr

Реакциялар
C-C байланыстарының π-қасиеттерінің жоғары болуына байланысты, циклопропан көбінесе 1,3-дибромопропанды беру үшін бром қосады деп есептеледі, бірақ бұл реакция нашар жүреді. Гидрогалогендеу галогенсутек қышқылдары арқылы түзілетін 1-галопропандарды береді. Субститутталған циклопропандар Марковников заңы бойынша реакцияға түседі.Advanced organic Chemistry, Reactions, mechanisms and structure 3ed. Jerry March ISBN 0-471-85472-7
Циклопропанға HBr қосылуы|class=skin-invert

Циклопропан және оның туындылары көміртек-металл байланысын белсендіру деп аталатын процесте трансформациялық металдарға оксидативті қосылу жасай алады.

 Дереккөздер 

Санат:Көмірсутектер
Санат:Циклоалкандар