• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Cykloaddycja

    Przeczytaj także...
    Reakcja pericykliczna – typ reakcji chemicznej, podczas której stan przejściowy ma geometrię cykliczną, a sama reakcja przebiega w sposób uzgodniony (nazywany także skoordynowanym). Zwykle tego rodzaju reakcje mają miejsce w przypadku związków organicznych. Istnieje wiele rodzajów tych reakcji, w zależności od dokładnego mechanizmu można je podzielić w następujący sposób:Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.
    Cyklobutan – organiczny związek chemiczny o wzorze sumarycznym C4H8. Jest to cykliczny węglowodór, znajdujący zastosowanie jako rozpuszczalnik organiczny. Ma podobne właściwości jak cyklopropan. Występuje naturalnie u bakterii przeprowadzających proces anammox (Brocadia, Kuenenia, Scalindua). Ulega addycji z rozpadem łańcucha, wiązania C-C tworzą ostre kąty.

    Cykloaddycja - grupa reakcji chemicznych zaliczanych do tzw. procesów pericyklicznych, tzn. takich, w których utworzenie cząsteczki produktu następuje w konsekwencji kołowego przesunięcia p-elektronów w obrębie umownego lub realnego fragmentu cyklicznego.

    W zależności od liczby atomów wnoszonych przez addenty do powstającego pierścienia wyróżniamy m.in

    Antarafacjalny i suprafacjalny – dwa terminy dotyczące topologii reakcji chemicznych występujące w chemii organicznej. Związane są one z stereochemią tworzenia lub rozrywania co najmniej dwóch wiązań chemicznych związanych z określonym fragmentem danej cząsteczki chemicznej. Zazwyczaj terminy te pojawiają się w opisie stereochemii reakcji pericyklicznych takich jak cykloaddycje lub przegrupowania sigmatropowe.Tetrafluoroeten (TFE) – organiczny związek chemiczny z grupy węglowodorów halogenowanych (halogenoalken), fluoropochodna etanu, stosowany głównie jako monomer do syntezy politetrafluoroetylenu (−CF2−CF2−)n oraz jako ważny półprodukt w wielu innych syntezach organicznych.
  • [2+2] cykloaddycję (np. dimeryzacja tetrafluoroetylenu)
  • [2+3] cykloaddycję (np. reakcje nitronów z olefinami)
  • [2+4] cykloaddycję czyli reakcję Dielsa-Aldera (np. reakcje dienów z olefinami)
  • [3+4] cykloaddycję (np. reakcje tlenków imin z dienami)
  • Ze względu na symetrię orbitali, cykloaddycje, w których kołowemu przesunięciu ulega 4n elektronów są procesami dwustopniowymi. Z kolei cykloaddycje, w których kołowemu przesunięciu ulega 4n+2 elektronów są procesami jednostopniowymi czyli tzw. "uzgodnionymi" lub skoordynowanymi. Od tego ostatniego scenariusza istnieją jednak wyjątki,.

    Orbital molekularny (inaczej: cząsteczkowy, skrót: MO) jest funkcją, opisującą stan elektronu w cząsteczce, w ramach teorii orbitali molekularnych. Zwykle przedstawia się go jako kombinację orbitali atomowych – "zwykłych" bądź zhybrydyzowanych.Journal of Chemical Education (JCE) – oficjalne czasopismo American Chemical Society (ACS), miesięcznik ukazujący się od roku 1924, wydawany przez Division of Chemical Education, Inc., poświęcony zagadnieniom edukacji w dziedzinie chemii na różnych poziomach kształcenia (IF 2012: 0,817, liczba cytowań 6184).

    Mechanizm reakcji[ | edytuj kod]

    Główny podział reakcji cykloaddycji opiera się na czynnikach fizycznych umożliwiających zajście reakcji. Bazując na tym kryterium wyróżnia się reakcję aktywowane termicznie oraz fotochemicznie (z reguły przez promieniowanie ultrafioletowe). W przypadku cykloaddycji aktywowanych termicznie substraty posiadają zazwyczaj (4+2) elektronów na orbitalach π (w tym przypadku n jest niedużą liczbą naturalną). Taka liczba elektronów narzucona jest przez określoną symetrię orbitali w substratach. Większość reakcji cykloaddycji zachodzi wedle antarafacjalno - antarafacjalnego lub suprafacjalno -suprafacjalnego wzajemnego ustawienia reagujących cząsteczek. Istnieją jednakże indukowane termicznie cykloaddycje, w których bierze udział 4n elektronów π (przykładem może być [2 + 2] cykloaddycja). Procesy te zachodzą poprzez suprafacjalno - antarafacjalne ustawienie reagentów. Jednym z częściej spotykanych typów takiej reakcji jest dimeryzacja ketenów lub pokrewnych im związków zawierających skumulowane wiązanie podwójne.

    Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.Reakcja Dielsa-Aldera - reakcja chemiczna polegająca na skoordynowanej cykloaddycji podstawionego alkenu do sprzężonego dienu. Produktem tej reakcji jest węglowodór cykliczny (np. cykloheksen). Reakcja ta w podwyższonych temperaturach, w fazie gazowej zachodzi spontanicznie bez potrzeby stosowania katalizatorów:

    Cykloaddycje, w których bierze udział 4n elektronów п są zazwyczaj aktywowane na drodze fotochemicznej. W tym przypadku, na skutek absorpcji kwantu światła o odpowiednio wysokiej energii w jednym z substratów zachodzi promocja elektronu z orbitalu HOMO na orbital LUMO. Reguły symetrii orbitali nakazują by reakcje tego typu zachodziły w orientacji suprafacjalno-suprafacjalnej, przykładem takiego procesu może być cyklodimeryzacja kwasu cynamonowego, prowadząca do powstania związku zawierającego niestabilny (wskutek istnienia naprężeń kątowych i torsyjnych) pierścień cyklobutanowy:

    Reakcja skoordynowana (inaczej uzgodniona) – rodzaj reakcji chemicznej, w trakcie której wszystkie uczestniczące w niej wiązania chemiczne są zrywane i powstają w jednym akcie elementarnym. W związku z tym w reakcji tej nie występują pośrednie produkty ani dające się zbadać nietrwałe stany pośrednie.Dimeryzacja – reakcja chemiczna (rodzaj polimeryzacji), w której dwa monomery łączą się w dimer (często w obecności katalizatora). Przykładem tej reakcji może być kondensacja trimetylosilanolu:
    Dimeryzacja kwasu cynamonowego pod wpływem światła UV

    Obecnie reakcje cykloaddycji są najbardziej uniwersalną metodą syntezy rozlicznych karbo- i heterocyklicznych połączeń. Reakcja Dielsa-Aldera jest uważana za jedną z najważniejszych reakcji w chemii organicznej. Za jej pomocą możliwe jest łatwe syntezowanie układów zawierających jeden lub więcej pierścieni alifatycznych, ponadto obecnie istnieje wiele stereoselektywnych wariantów tej reakcji umożliwiających wydajną syntezę określonego stereoizomeru danego związku.

    Orbital – funkcja falowa będącą rozwiązaniem równania Schrödingera dla szczególnego przypadku układu jednego elektronu znajdującego się na jednej z powłok atomowych lub tworzących wiązanie chemiczne. Orbital jest funkcją falową jednego elektronu, której kwadrat modułu (zgodnie z interpretacją Maxa Borna) określa gęstość prawdopodobieństwa napotkania elektronu w danym punkcie przestrzeni.Liczby naturalne – liczby służące podawaniu liczności (trzy osoby, zob. liczebnik główny/kardynalny) i ustalania kolejności (trzecia osoba, zob. liczebnik porządkowy), poddane w matematyce dalszym uogólnieniom (odpowiednio: liczby kardynalne, liczby porządkowe). Badaniem własności liczb naturalnych zajmują się arytmetyka i teoria liczb. Według finitystów, zwolenników skrajnego nurtu filozofii matematyki, są to jedyne liczby, jakimi powinna zajmować się matematyka - słynne jest stwierdzenie propagatora arytmetyzacji wszystkich dziedzin matematyki Leopolda Kroneckera: Liczby całkowite stworzył dobry Bóg. Reszta jest dziełem człowieka.

    Zobacz też[ | edytuj kod]

  • Reakcja Dielsa-Aldera
  • Orbital molekularny
  • teoria orbitali granicznych
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Huisgen, R.. Kinetics and Mechanism of 1,3-Dipolar Cycloadditions. „Angewandte Chemie International Edition in English”. 2 (11), s. 633-645, 1963. DOI: 10.1002/anie.196306331. 
    2. Radomir Jasiński: Reakcje 1,3-dipolarnej cykloaddycji: aspekty mechanistyczne i zastosowanie w syntezie organicznej. Radom: RTN, 2015. ISBN 978-83-88100-43-7.
    3. Ewa Jasińska, Ewa Dresler. Sprzężone nitroalkeny jako komponenty nieuzgodnionych reakcji Dielsa-Aldera – najnowsze doniesienia. „Chemik”. 69, s. 395-400, 2015. 
    4. Hein, Sara M.. An Exploration of a Photochemical Pericyclic Reaction Using NMR Data. „Journal of Chemical Education”. 83 (6), s. 940, 2006. DOI: 10.1021/ed083p940. 
    5. S. Kobayashi, K.A. Jørgensen, Cycloaddition Reaction in Organic Synthesis, Wiley-VCH, Weinheim 2002
    Dieny – grupa organicznych związków chemicznych, węglowodory nienasycone, w których występują dwa wiązania podwójne między atomami węgla. Ogólny wzór dienów otwarto-łańcuchowych to CnH2n-2, zaś dienów cyklicznych to CnH2n-4.Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.




    Warto wiedzieć że... beta

    Kwas cynamonowy – organiczny związek chemiczny, kwas karboksylowy zawierający pierścień benzenowy oraz wiązanie podwójne. Jest stosowany w kosmetyce i medycynie jako środek przeciwbakteryjny.
    Fotochemia – dział chemii fizycznej zajmujący się reakcjami, które zachodzą pod wpływem działania promieniowania elektromagnetycznego.
    Stereoizomery - izomery przestrzenne, związki chemiczne, w których atomy połączone są w tych samych sekwencjach, a różnią się jedynie ułożeniem przestrzennym.
    Kwant – najmniejsza porcja, jaką może mieć lub o jaką może zmienić się dana wielkość fizyczna w pojedynczym zdarzeniu; np. kwant energii, kwant momentu pędu, kwant strumienia magnetycznego, kwant czasu.
    Alkeny – organiczne związki chemiczne z grupy węglowodorów nienasyconych, w których występuje jedno podwójne wiązanie chemiczne między atomami węgla (C=C). Razem ze związkami, które posiadają dwa lub więcej wiązań podwójnych (polienami, takimi jak dieny, trieny itd.) oraz z analogami pierścieniowymi (cykloalkenami i cyklopolienami) tworzą grupę olefin. Mają więcej izomerów oraz są też bardziej aktywne niż alkany. Wraz ze zwiększającą się długością łańcucha węglowego maleje ich reaktywność. Można je otrzymać z ropy naftowej, a w laboratorium w reakcji eliminacji fluorowca z halogenków alkilowych lub przez dehydratację alkoholi. Ich wzór ogólny to CnH2n.
    Iminy - organiczne związki chemiczne zawierające ugrupowanie C=N. Powstają w wyniku kondensacji cząsteczki związku karbonylowego (aldehydu lub ketonu) z cząsteczką aminy pierwszorzędowej (RNH2).
    Teoria orbitali granicznych – jedna z aplikacji teorii orbitali molekularnych opisujących interakcję pomiędzy orbitalami HOMO i LUMO. Ma ona duże znaczenie w chemii organicznej do opisu mechanizmu reakcji pericyklicznych i przewidywania geometrii produktów powstających w tych procesach.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.022 sek.