سيكلوبروبان

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

السيكلوبروبان هو ألكان حلقي صيغته الجزيئية (CH₂ ) ₃ ، ويتكون من ثلاث مجموعات ميثيلين (CH₂ ) مرتبطة ببعضها لتشكيل حلقة مثلثة. يؤدي صغر حجم الحلقة إلى إجهاد حلقي كبير في بنيتها. يُعد السيكلوبروبان بحد ذاته ذا أهمية نظرية في المقام الأول، ولكن العديد من مشتقاته ذات أهمية تجارية أو بيولوجية. [ 3 ]

استُخدم السيكلوبروبان كمخدر استنشاقي سريري من ثلاثينيات القرن العشرين وحتى ثمانينياته. وتشكل قابلية اشتعال هذه المادة العالية خطر نشوب حرائق وانفجارات في غرف العمليات بسبب ميلها للتراكم في الأماكن المغلقة، حيث أن كثافتها أعلى من كثافة الهواء.

تاريخ

اكتُشف السيكلوبروبان عام 1881 على يد أوغست فرويند ، الذي اقترح أيضًا التركيب الصحيح للمادة في بحثه الأول. [ 4 ] عالج فرويند 1،3-ثنائي بروموبروبان بالصوديوم ، مما أدى إلى تفاعل وورتز داخل الجزيء، مُنتجًا السيكلوبروبان مباشرةً. [ 5 ] حسّن غوستافسون مردود التفاعل عام 1887 باستخدام الزنك بدلًا من الصوديوم. [ 6 ] لم يُستخدم السيكلوبروبان تجاريًا حتى اكتشف هندرسون ولوكاس خصائصه التخديرية عام 1929؛ [ 7 ] وبدأ إنتاجه الصناعي عام 1936. [ 8 ] في الممارسة التخديرية الحديثة، حلّت محله عوامل أخرى.

التخدير

أدخل طبيب التخدير الأمريكي رالف ووترز مادة السيكلوبروبان إلى الاستخدام السريري ، مستخدمًا نظامًا مغلقًا لامتصاص ثاني أكسيد الكربون لترشيد استهلاك هذه المادة التي كانت باهظة الثمن آنذاك. يُعد السيكلوبروبان مادة فعالة نسبيًا، غير مهيجة، وذات رائحة زكية، ويبلغ الحد الأدنى لتركيزه في الحويصلات الهوائية 17.5% [ 9 ] ، ومعامل توزيعه بين الدم والغاز 0.55. هذا يعني أن بدء التخدير عن طريق استنشاق السيكلوبروبان والأكسجين كان سريعًا وغير مزعج. مع ذلك، في نهاية التخدير المطول، قد يعاني المرضى من انخفاض مفاجئ في ضغط الدم، مما قد يؤدي إلى اضطراب نظم القلب : وهو رد فعل يُعرف باسم "صدمة السيكلوبروبان" [ 10 ] . لهذا السبب، بالإضافة إلى تكلفته العالية وطبيعته القابلة للاشتعال [ 11 ] ، اقتصر استخدامه لاحقًا على بدء التخدير فقط، ولم يعد متاحًا للاستخدام السريري منذ منتصف ثمانينيات القرن الماضي. كان حدوث خلل في وظائف الكبد بعد التخدير بالسيكلوبروبان نادرًا. [ 12 ] كانت الأسطوانات ومقاييس التدفق ملونة باللون البرتقالي (يستخدم اللون البرتقالي الآن لغاز التخدير إنفلوران ).

علم الأدوية

لا يُظهر السيكلوبروبان أي نشاط على مستقبلات GABA A ومستقبلات الجليسين ، ويعمل بدلاً من ذلك كمضاد لمستقبلات NMDA . [ 13 ] [ 14 ] كما أنه يُثبط مستقبلات AMPA ومستقبلات أستيل كولين النيكوتينية ، ويُنشط قنوات K2P معينة . [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

البنية والترابط

تداخل المدارات في نموذج الترابط المنحني لسيكلوبروبان

يتطلب التركيب المثلثي لجزيء السيكلوبروبان أن تكون زوايا الروابط التساهمية بين ذرات الكربون 60 درجة. يتمتع الجزيء بتناظر جزيئي من النوع D3h . تبلغ المسافات بين ذرات الكربون 151 بيكومتر مقابل 153-155 بيكومتر. [ 16 ] [ 17 ]

على الرغم من قصرها، فإن روابط الكربون-كربون في السيكلوبروبان أضعف بمقدار 34 كيلو كالوري/مول مقارنةً بروابط الكربون-كربون العادية. إضافةً إلى إجهاد الحلقة، يُعاني الجزيء أيضًا من إجهاد الالتواء نتيجةً لتكوين ذرات الهيدروجين المتراكبة . وتكون روابط الكربون-هيدروجين في السيكلوبروبان أقوى من روابط الكربون-هيدروجين العادية، كما يتضح من ثوابت اقتران الرنين النووي المغناطيسي.

يتم وصف الترابط بين مراكز الكربون بشكل عام من حيث الروابط المنحنية . [ 18 ] في هذا النموذج، تكون روابط الكربون-كربون منحنية للخارج بحيث تكون الزاوية بين المدارات 104 درجة.

أثارت الخصائص البنيوية غير المألوفة لمركب السيكلوبروبان العديد من النقاشات النظرية. تستند إحدى النظريات إلى خاصية العطرية سيغما : وهي الاستقرار الناتج عن عدم تمركز الإلكترونات الستة في روابط سيغما الثلاثة بين ذرات الكربون في السيكلوبروبان، لتفسير سبب كون إجهاد السيكلوبروبان "فقط" 27.6  كيلو كالوري/مول مقارنةً بالسيكلوبوتان (26.2  كيلو كالوري/مول) مع اعتبار السيكلوهكسان مرجعًا حيث E str = 0  كيلو كالوري/مول، [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] على عكس العطرية باي المعتادة، التي لها، على سبيل المثال، تأثير استقرار عالٍ في البنزين . لا تدعم دراسات أخرى دور العطرية سيغما في السيكلوبروبان ووجود تيار حلقي مستحث؛ إذ تقدم هذه الدراسات تفسيرًا بديلًا للاستقرار الطاقي والسلوك المغناطيسي غير الطبيعي للسيكلوبروبان. [ 22 ]

توليف

تم إنتاج السيكلوبروبان لأول مرة عبر تفاعل وورتز ، حيث تم تحويل 1،3-ثنائي بروموبروبان إلى حلقة باستخدام الصوديوم . [ 4 ] ويمكن تحسين مردود هذا التفاعل باستخدام الزنك كعامل مزيل للهالوجين ويوديد الصوديوم كعامل مساعد. [ 23 ]

BrCH 2 CH 2 CH 2 Br + 2 Na → (CH 2 ) 3 + 2 NaBr

ردود الفعل

نظراً لزيادة نسبة π في روابط الكربون-كربون، يُفترض غالباً أن السيكلوبروبان يتفاعل مع البروم لإنتاج 1،3-ثنائي بروموبروبان، إلا أن هذا التفاعل ضعيف. [ 24 ] يؤدي تفاعل الهيدروهالوجين مع أحماض الهيدروهاليك إلى إنتاج 1-هالوبروبانات خطية. كما تتفاعل السيكلوبروبانات المستبدلة أيضاً، وفقاً لقاعدة ماركوفنيكوف . [ 25 ]

إضافة إلكتروفيلية لـ HBr إلى سيكلوبروبان

يمكن أن يتفاعل السيكلوبروبان ومشتقاته مع المعادن الانتقالية عن طريق الأكسدة ، في عملية يشار إليها باسم تنشيط الرابطة C-C .

أمان

مادة السيكلوبروبان شديدة الاشتعال، فهي تشكل مخاليط متفجرة مع الأكسجين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فهرس ميرك ، الطبعة الحادية عشرة، 2755 .
  2. ↑ "مقدمة". تسمية الكيمياء العضوية  : توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والأسماء المفضلة 2013 (الكتاب الأزرق) . كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء . 2014. ص  137. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  3. ↑ فاوست، روديجر (2001). "بنى حلقية البروبان الطبيعية والاصطناعية الرائعة". Angewandte Chemie International Edition . 40 (12): 2251–2253 . doi : 10.1002/1521-3773(20010618)40:12 < 2251::AID-ANIE2251 > 3.0.CO ; 2-R . PMID 11433485 . 
  4. 1 2 أغسطس فرويند (1881). "Über Trimethylen" [ على ثلاثي الميثيلين ] . مجلة للكيمياء العملية . 26 (1): 367–377 . دوى : 10.1002/prac.18820260125 .
  5. ^ أغسطس فرويند (1882). "Über Trimethylen" [ على ثلاثي الميثيلين ] . Monatshefte für Chemie . 3 (1): 625-635 . دوى : 10.1007 / BF01516828 . S2CID 197767176 . 
  6. ^ ج. جوستافسون (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens" [ حول طريقة جديدة لتحضير ثلاثي الميثيلين ] . مجلة للكيمياء العملية . 36 : 300– 305. دوى : 10.1002/prac.18870360127 .
  7. ↑ جي إتش دبليو لوكاس؛ في إي هندرسون (1 أغسطس 1929). " مخدر جديد: سيكلوبروبان : تقرير أولي" . مجلة الجمعية الطبية الكندية . 21 (2): 173-175 . PMC 1710967. PMID 20317448 .   
  8. ↑ هـ. ب. هاس؛ إ. ت. مكبي؛ ج. إ. هايندز (1936). "تخليق السيكلوبروبان". الكيمياء الصناعية والهندسية . 28 (10): 1178-1181 . doi : 10.1021/ie50322a013 .
  9. ↑ إيجر، إدموند آي؛ براندستاتر، برنارد؛ سايدمان، لورانس جيه؛ ريغان، مايكل جيه؛ سيفرينغهاوس، جون دبليو؛ مونسون، إدوين إس. (1965). "التركيزات المتساوية الفعالية في الحويصلات الهوائية للميثوكسي فلوران، والهالوثان، وثنائي إيثيل الإيثر، والفلوروكسين، والسيكلوبروبان، والزينون، وأكسيد النيتروز في الكلاب" . التخدير . 26 (6): 771-777 . doi : 10.1097/00000542-196511000-00012 . PMID 4378907 . 
  10. ↑ جونستون، م؛ ألبرتس، جيه آر (يوليو 1950). "التخدير بالسيكلوبروبان واضطرابات نظم القلب البطينية" . المجلة البريطانية لأمراض القلب . 12 (3): 239-244 . doi : 10.1136 / hrt.12.3.239 . PMC 479392. PMID 15426685 .  
  11. ↑ ماكدونالد، أ. ج. (يونيو 1994). "تاريخ موجز للحرائق والانفجارات الناجمة عن عوامل التخدير" . المجلة البريطانية للتخدير . 72 (6): 710-22 . doi : 10.1093/bja/72.6.710 . PMID 8024925 . 
  12. ↑ التخدير الاستنشاقي: غير المهلجنة في الآثار الجانبية للأدوية المستخدمة في التخدير (2008)، جيه كيه آرونسون، صفحة 42
  13. 1 2 هيو سي. هيمينغز؛ فيليب إم. هوبكنز (2006). أسس التخدير: العلوم الأساسية للممارسة السريرية . إلسيفير للعلوم الصحية. ص 292–. ISBN  978-0-323-03707-5.
  14. 1 2 هيمينغز، هيو سي. (2009). "الأهداف الجزيئية للتخدير العام في الجهاز العصبي". قمع العقل . علم الأعصاب السريري المعاصر. ص 11-31 . doi : 10.1007/978-1-60761-462-3_2 . ISBN  978-1-60761-463-0.
  15. ↑ هارا ك، إيجر إي آي، لاستر إم جيه، هاريس آر إيه (ديسمبر 2002). "تؤثر الألكانات غير المهلجنة ، سيكلوبروبان وبيوتان، على قنوات الأيونات المُفعّلة بالناقلات العصبية ومستقبلات البروتين جي المقترنة: تأثيرات تفاضلية على مستقبلات GABA<sub>A</sub> ومستقبلات الجلايسين" . التخدير . 97 (6): 1512-20 . doi : 10.1097/00000542-200212000-00025 . PMID 12459679. S2CID 21160239 .  
  16. ↑ ألين، فرانك هـ.؛ كينارد، أولغا؛ واتسون، ديفيد ج.؛ برامر، لي؛ أوربن، أ. غاي؛ تايلور، روبن (1987). "جداول أطوال الروابط المحددة بواسطة حيود الأشعة السينية والنيوترونات. الجزء 1. أطوال الروابط في المركبات العضوية" . مجلة الجمعية الكيميائية، معاملات بيركن 2 (12): S1– S19. doi : 10.1039/P298700000S1 .
  17. ↑ بولاتوف، رومان، محرر. (2015). ميكانيكا كيمياء البوليمرات . سبرينغر. ص 9. ISBN  978-3-319-22824-2.
  18. ↑ إريك ف. أنسلين ودينيس أ. دوهرتي. الكيمياء العضوية الفيزيائية الحديثة. 2006. الصفحات 850-852
  19. ↑ إس دبليو بنسون، الحركية الكيميائية الحرارية، ص 273، جون وايلي وأولاده، نيويورك، لندن، سيدني، تورنتو 1976
  20. ↑ ديوار، إم جيه (1984). "الآثار الكيميائية للاقتران سيجما". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 106 (3): 669-682 . doi : 10.1021/ja00315a036 .
  21. ↑ كريمر، د. (1988). "مزايا وعيوب العطرية سيجما". تيتراهيدرون . 44 (2): 7427– 7454. doi : 10.1016/s0040-4020(01)86238-4 .
  22. ↑ وو، وي؛ ما، بن؛ وو، جودي إي-شيا؛ فون راغويه، شلاير؛ مو، ييرونغ (2009). "هل يُعدّ السيكلوبروبان حقًا النموذج الأمثل للمركبات العطرية سيغما؟" . مجلة الكيمياء الأوروبية . 15 (38): 9730-9736 . doi : 10.1002/chem.200900586 . PMID 19562784 . 
  23. ^ وولويبر، هارتموند (2000). “التخدير العام”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a02_289 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  24. ↑ غوردون، أرنولد ج. (1967). "الهلجنة والطبيعة الأوليفينية لحلقة البروبان". مجلة التعليم الكيميائي . 44 (8): 461. doi : 10.1021/ed044p461 .
  25. ↑ الكيمياء العضوية المتقدمة، التفاعلات، الآليات والبنية، الطبعة الثالثة. جيري مارش، رقم ISBN 0-471-85472-7