10/12/2018

1

UGLJOVODONICI – CIKLOALKANI

UGLJOVODONICI

ACIKLIČNI

AROMATIČNI

CIKLIČNI

ALKENI

ALKINI

ALKANI

ALICIKLIČNI

cikloalkan cikloalken

CIKLOALKANI

opšta formula CnH2n

IUPAC pravila

cikloalkani se imenuju tako što se na ime alkana

doda prefiks ciklo

10/12/2018

2

NOMENKLATURA CIKLOALKANA

ciklopropan ciklobutan ciklopentan cikloheksan

NOMENKLATURA CIKLOALKANA

Obeležavanje atoma brojevima, ređanje supstituenata prati UIPAC pravila Supstituisani cikloalkani se ponekad imenuju kao cikloalkil derivati

oManja grupa se uzima da je supstituent većoj

10/12/2018

3

Disupstituisani cikloalkani kod kojih su

supstituenti na različitim C atomima poseduju

cis- (sa iste strane) i trans- (sa suprotne strane)

izomere

NOMENKLATURA CIKLOALKANA

stereoizomeri

NOMENKLATURA CIKLOALKANA

cis-1-brom-2-hlorciklobutan trans-1-brom-2-hlorciklobutan

10/12/2018

4

ZADATAK

metilciklopropan 1,1-dimetilcikloheksan

1,2-dimetilciklopentan 3-ciklopropilpentan

Imenovati:

1,3-dimetilcikloheksan

Nacrtati:

1,2,3-trihlorciklopentan

FIZIČKA SVOJSTVA CIKLOALKANA

Cikloalkani su, kao i alkani, nepolarna jedinjenja nerastvorna u vodi

Cikloalkani imaju više temperature ključanja i topljenja kao i gustinu u odnosu na alkane ravnog niza

Veće Londonove sile su rezultat rigidnijih i simetričnijih cikličnih sistema.

Niži cikloalkani sa neparnim brojem C atoma imaju niže tt od cikloalkana sa parnim brojem C atoma.

zbog različitih sila u kristalnoj rešetci

Ne rastvaraju se u vodi, a dobro se rastvaraju u organskim rastvaračima.

10/12/2018

5

Toplote sagorevanja cikloalkana ukazuju na postojanje napona u prstenu. Ciklopropan (60o) i ciklobutan (90o) imaju uglove C-C-C veza koje značajno odstupaju od 109,5o i pod naponom su.

Ova pojava se naziva napon prstena.

Cikloheksan nema napon prstena.

FIZIČKA SVOJSTVA CIKLOALKANA

PODELA CIKLOALKANA

1. Mali prstenovi (ciklopropan, ciklobutan);

2. Obični prstenovi (ciklopentan, cikloheksan i

cikloheptan);

3. Srednji prstenovi (od 8 do 12 C atoma) i

4. Veliki prstenovi (od 13 i više C atoma)

10/12/2018

6

Ciklopropan

Svi vodonikovi atomi se nalaze u eklipsnom položaju (eklipsni ili torzioni napon)

Ne postoji rotacija koja bi omogućila stepeničastu konformaciju.

Ugao C-C-C veze je 60o

Energija potrebna za distorziju tetreaderskih C atoma – ugaoni napon.

Energija C-C veze je oko

65 kcal mol-1

Prsten ciklopropana se

lako otvara, npr.

hidrogenovanjem.

Ciklopropan

10/12/2018

7

Ciklobutan

Ciklobutan je savijen pod uglom od oko 26o.

Molekuli ciklobutana brzo prelaze iz jedne u drugu konformaciju

Ovo tzv. flipovanje delimično smanjuje napon koji bi bio posledica eklipsnih vodonikovih atoma.

Jačina C-C veze je oko 63 kcal mol-1.

Ciklobutan takođe podleže otvaranju prstena, ali je manje reaktivan od ciklopropana.

Cikloheksan

planarni cikloheksan

(120o uglovi,

12 eklipsnih vodonika)

konformacija stolice

(tetraedarski uglovi,

nema eklipsnih vodonika)

10/12/2018

8

Konformacije cikloheksana

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Konformacija stolice

Ekvatorijalni

vodonici H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

ekvatorijalne veze

Aksijalni

vodonici

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Konformacija stolice

Konformacije cikloheksana aksijalne veze

10/12/2018

9

Konformacije cikloheksana

prelazak aksijalnih u ekvatorijalne H atome je veoma

brza (100000 puta u sekundi) – konformaciona

inverzija - flipovanje

Flipovanjem aksijalne veze prelaze u ekvatorijalne

10.8 kcal/mol

Konformacija kade (lađa, sedlo) manje stabilna za 6,9 kcal mol-1.

Manja stabilnost zbog 8 eklipsnih vodonika i transanularnog (sternog) napona između vodonika u položajima 1 i 4

konformacija kade

eklipsni

sterni

Konformacije cikloheksana

10/12/2018

10

r.k.

stolica stolica

kada

polustolica

iskošena

kada

H

H

H

HH

H H

HH

HH

H

H

H

H

H

H

H H

HH

HH

H

HH

HHH

H

H

H

H H

HH12 3

456

1

6 5

4

32

16 5

432

Metilcikloheksan

Konformer kod koga je metil-grupa u

ekvatorijalnom položaju je stabilniji za oko 1,7

kcal mol-1

1,3-diaksijalne interakcije

10/12/2018

11

Disupstituisani cikloheksani

1,1-dimetilcikloheksan

jednako stabilne

jedna grupa u aksijalnom,

druga u ekvatorijalnom položaju!

trans-1,4-dimetilcikloheksan

diekvatorijalna

stabilnija

Disupstituisani cikloheksani

cis-1,4-dimetilcikloheksan

jednako stabilne

jedna grupa u aksijalnom,

druga u ekvatorijalnom položaju!

10/12/2018

12

cis-1,2-dimetilcikloheksan

jednako stabilne

jedna grupa u aksijalnom,

druga u ekvatorijalnom položaju!

Disupstituisani cikloheksani

trans-1,2-dimetilcikloheksan

diekvatorijalna

stabilnija

diaksijalna manje

stabilna

cis-1,3-dimetilcikloheksan

diekvatorijalna

stabilnija

diaksijalna

manje

stabilna

trans-1,3-dimetilcikloheksan

jednako stabilne

jedna grupa u aksijalnom,

druga u ekvatorijalnom položaju!

Disupstituisani cikloheksani

10/12/2018

13

Viši cikloalkani

Cikloalkani veći od cikloheksana imaju veći

napon u prstenu.

Krivljenje uglova veza

Delimično eklipsni H atomi

Transanularno sterno odbijanje

Prstenovi srednje veličine imaju konformacije

koje su energetski slične

Dekalin je primer kondenzovanih bicikličnih sistema

Deljeni C atomi su čvorni C atomi, a grupe vezane za njih su supstituenti na čvorovima dekalin

(biciklo[4.4.0]dekan)

CH3

CH3

-2H

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10