9.4. Стереохімія циклоалканів
Всупереч твердженню А. Байєра, жоден з циклоалканів не є плоскою структурою. Найбільш плоским з усіх є циклопропан, але навіть в ньому відбуваються коливання атомів Карбону з виходом із площини.
Циклобутан не є плоским квадратом, а в його молекулі відбувається коливання «крилець».
Циклопентан існує у вигляді «конверта», в якому почергово піднімаються і опускаються кожна з п’яти вершин.
Найцікавішою і найскладнішою є просторова будова циклогексану і його похідних.
Конформації молекули циклогексану. Циклогексан може існувати у вигляді трьох конформерів:
В конформації «крісло» кожна пара атомів Карбону, якщо дивитись вздовж зв’язку, знаходиться у загальмованій конформації.
В конформації «човника» дві пари атомів Карбону знаходяться в заслоненій конформації, тому човник менш імовірний, ніж крісло.
Молекула в конформації «крісло» підлягає осциляції:
Як собі уявити утворення крісла із плоского шестикутника?
Молекула циклогексану може приймати дві кріслоподібні конформації. При переході від однієї конформації до другої атоми Гідрогену стають екваторіальними або аксіальними.
Енергія переходу невелика і такі переходи відбуваються у звичайних умовах (20°С)
9.5. Окремі представники
Циклопропан – безбарвний газ, використовується як нешкідливий дихальний наркотичний засіб. Цілий ряд природних сполук містять кільце циклопропану (наприклад, терпени).
Циклобутан – газоподібна речовина. Біциклічні монотерпенові вуглеводні (α- і β-пінен), деякі алкалоїди містять кільце циклобутану.
Циклопентан, циклогексан виділяють із нафти. Циклогексан є безбарвною рідиною з приємним запахом. Використовується як розчинник і як вихідна сировина для виробництва поліамідів. У природних сполуках міститься значна кількість похідних циклогексану.
10. Арени (Ароматичні вуглеводні)
Арени – це вуглеводні, в молекулах яких наявний циклічний ланцюг атомів Карбону i особливий тип зв’язку (ароматичний зв’язок). Розглянемо основні принципи виникнення i характеристики ароматичного зв’язку на прикладі найпростішої ароматичної сполуки – молекули бензену C6H6.
При переході від циклогексану до циклогексадієну, що мають один і два подвійних зв’язки відповідно, і далі до циклогексатрієну (бензену) відбувається якісний стрибок, оскільки ароматичні сполуки принципово відрізняються за своїми властивостями від циклогексенових і циклогексадієнових похідних.
Назва «ароматичні вуглеводні» виникла на початку розвитку органічної хімії. До групи ароматичних вуглеводнів відносяться речовини, які добували з природних смол, бальзамів і ефірних масел, що мали приємний запах (аромат).
Але в дійсності далеко не всі ароматичні вуглеводні мають запах.
10. 1. Класифікація ароматичних сполук
Класифікація ароматичних сполук відбувається за такими ознаками׃
І. За кількістю ароматичних кілець׃
а) одноядерні (бензен і його гомологи);
б) двох ядерні та багатоядерні, які в свою чергу поділяються на:
- багатоядерні з неконденсованими циклами;
- багатоядерні з конденсованими циклами.
Наприклад׃
Серед багатоядерних аренів з конденсованими ядрами, як правило, знаходяться дуже сильні канцерогени, особливо багато таких сполук у нафтовому пеку (залишок після перегонки нафти), який використовується для асфальтування вулиць, останнє з точки зору охорони здоров'я привело до вимоги заміни асфальтових покриттів іншими засобами дорожнього покриття.