사이클로프로판

Cyclopropane
사이클로프로판화와혼동해서는 안 된다.
사이클로프로판[1]
Liquid Cyclopropane.jpg
Cyclopropane - displayed formula
Cyclopropane - skeletal formula
Cyclopropane-3D-balls.png
Cyclopropane-3D-vdW.png
이름
선호 IUPAC 이름
사이클로프로판[2]
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐벨
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.000.771 Edit this at Wikidata
케그
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C3H6/c1-2-3-1/h1-3H2 checkY
    키: LVZWSLJZHFIQJ-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChi=1/C3H6/c1-2-3-1/h1-3H2
    키: LVZWSLJZHFIQJ-UHFFFAOYAL
  • C1CC1
특성.
C3H6
어금질량 42.08 g/192
외관 무색가스
냄새 달콤한 냄새
밀도 1.879 g/L(1atm, 0°C)
녹는점 -128°C(-198°F, 145K)
비등점 -33°C(-27°F, 240K)
산도(pKa) ~46
자기 감수성(magnetic susibility)
 -39.9·10cm−63/190cm
위험
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험
 인화성이 높은
질식성 물질
NFPA 704(화재 다이아몬드)
1
4
0
안전 데이터 시트(SDS) 외부 MSDS
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
☒ NVERIFI (?란checkY☒N?
Infobox 참조 자료

사이클로프로판(Cyclopropane)은 분자식(CH2)을 가진 사이클로알카인으로,3 3개의 메틸렌군(CH2)이 서로 연결되어 고리를 형성한다. 작은 크기의 링은 구조물에 상당한 링 스트레인을 일으킨다. 사이클로프로판 자체는 주로 이론적 관심사지만 파생상품의 상당수는 상업적 또는 생물학적 의의에 있다.[3]

역사

사이클로프로판은 1881년 아우구스트 프룬드에 의해 발견되었는데, 그는 또한 그의 첫 논문에서 이 물질의 정확한 구조를 제안하였다.[4] 프룬드는 1,3-디브로모프로판(나트륨)을 처리해 근육내 우르츠 반응을 일으켜 바로 사이클로프로판(Cyclopropane)으로 이어졌다.[5] 반응의 수율은 1887년 구스타프손에 의해 나트륨 대신 아연을 사용함으로써 향상되었다.[6] 사이클로프로판은 1929년 헨더슨과 루카스가 마취 성질을 발견하기 전까지 상업적 응용이 없었다.;[7] 산업 생산은 1936년에 시작되었다.[8] 현대 마취실습에서는 다른 요원으로 대체되어 왔다.

마취

사이클로프로판(Cyclopropane)은 당시 비용이 많이 드는 이 물질을 보존하기 위해 이산화탄소 흡수를 포함한 폐쇄 시스템을 사용했던 미국인 마취제 랄프 워터스(Ralph Waters)에 의해 임상 용도로 도입되었다. 사이클로프로판(Cyclopropane)은 최소 치경농도가 17.5%,[9] 혈액/가스 파티션계수가 0.55인 비교적 강력하고 자극적이지 않으며 달콤한 향신료다. 이것은 사이클로프로판과 산소의 흡입에 의한 마취의 유도를 의미했고 불쾌하지 않았다. 그러나 마취가 장기화되면 혈압이 급격히 떨어져 심장 부정맥이 발생할 수 있는데, 이는 "사이클로프로판 쇼크"라고 알려진 반응이다.[10] 이 때문에 높은 비용과 폭발적인 성질은 물론,[11] 후기에는 마취 유도용으로만 사용되었고, 1980년대 중반 이후 임상 용도로는 사용할 수 없었다. 실린더와 유량계는 오렌지색이었다.

약리학

사이클로프로판(Cyclopropane)은 GABA와A 글리신 수용체에서 활동하지 않고 대신 NMDA 수용체 길항제 역할을 한다.[12][13] 또한 AMPA 수용체와 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 억제하고 특정 K 채널을2P 활성화시킨다.[12][13][14]

구조 및 본딩

추가 정보: 벤트 본드
사이클로프로판의 구부러진 본딩 모델의 궤도 오버랩

사이클로프로판의 삼각 구조는 탄소-탄소 공밸런트 결합 사이의 결합 각도가 60°가 되어야 한다. 그3h 분자는 D 분자 대칭을 가지고 있다. 이 분자는 고리 변형 외에도 수소 원자의 어렴풋한 순응으로 인해 비틀림 변형도 가지고 있다. 이와 같이 탄소 원자 사이의 결합은 일반적인 알칸에 비해 상당히 약하여 반응성이 훨씬 높다.

탄소 센터 간의 결합은 일반적으로 구부러진 결합의 관점에서 설명된다.[15] 이 모델에서 탄소-탄소 결합은 바깥쪽으로 휘어져서 오르간 각도가 104°가 된다. 휜 본딩의 한 가지 특이한 결과는 사이클로프로판의 C-C 결합은 정상보다 약하지만 탄소 원자도 일반 알칸 결합인 151pm 대 153pm(평균 알켄 결합: 146pm)보다 더 가깝게 결합된다는 것이다.[16]

사이클로프로판 3개의 C-C σ 결합의 6개 전자의 델로컬화는 Estr=0kcal/mol 참조로 사이클로헥산을 사용한 사이클로부탄(26.2kcal/mol)에 비해 사이클로프로판("단일" 27.6kcal/mol")의 유일한 변형률에 대한 설명으로 제공되었다.[17] 이러한 안정화를 π 방향성이라고 하는데,[18][19] 통상적인 aromatic 방향성과는 대조적으로 벤젠에서 높은 안정화 효과라고 한다. 다른 연구들은 사이클로프로판에서의 σ-자율성과 유도 고리 전류의 존재를 지원하지 않는다. 그러한 연구는 사이클로프로판의 에너지 안정화와 비정상적인 자기 행동에 대한 대체적인 설명을 제공한다.[20]

합성

사이클로프로판(Cyclopropane)은 처음에 우르츠 커플링을 통해 생산되었는데, 이 커플링에서 1,3-디브로프로판(Dibromopropane)은 나트륨을 사용하여 사이클링되었다.[4] 이 반응의 수율은 탈할로겐화제로 아연을 사용하고 촉매로 요오드 나트륨을 사용함으로써 향상될 수 있다.[21]

BRCHCHBr222 + 2 Na → (CH2)3 + 2 NaBr

사이클로프로판 링의 준비는 사이클로프로판화라고 한다.

사이클로프로판스

1-아미노시클로프로판-1-카르복실산은 식물호르몬 에틸렌의 생합성에 중요한 역할을 한다.[22]

사이클로프로판 파생상품은 많다.[23] 많은 생체 분자와 약품은 사이클로프로판 고리를 특징으로 한다. 식물 호르몬인 에틸렌의 전구체인 아미노클로프로판 카복실산이 대표적이다. 피레트로이드는 많은 살충제의 기본이다.[3] 몇몇 사이클로프로판 지방산이 알려져 있다.

반응

C-C 결합의 π자 증가 때문에, 사이클로프로판은 어떤 경우에는 알켄처럼 반응할 수 있다. 예를 들어, 그것은 선형 알킬 할로겐화물을 주기 위해 미네랄산과 함께 할로겐화 과정을 거친다. 대체된 사이클로프로판도 마르코브니코프의 통치에 따라 반응한다.[24] 대체 사이클로프로판은 C-C 활성화라고 하는 공정에서 전환 금속에 산화적으로 첨가될 수 있다.

Electrophilic addition of HBr to cyclopropane

비닐 그룹에 인접한 사이클로프로필 그룹은 링 팽창 반응을 겪을 수 있다. 비닐사이클로프로판 재배치와 디비닐사이클로프로판-사이클로헵타디엔 재배치가 대표적이다. 이러한 반응성을 이용하여 사이클로부텐과 [25]같은 비정상적인 순환 화합물이나 아래에 제시된 사이클로헥틴과 같은 자전거 종을 생성할 수 있다.[26]

Cyclopropane Cycloaddition

안전

사이클로프로판은 인화성이 높다. 그러나 변형 에너지에도 불구하고 다른 알칸에 비해 실질적으로 폭발력이 높지 않다.

참고 항목

참조

  1. ^ Merck Index, 11번째 Edition, 2755.
  2. ^ "Front Matter". Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. p. 137. doi:10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
  3. ^ a b Faust, Rüdiger (2001). "Fascinating Natural and Artificial Cyclopropane Architectures". 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. ^ a b August Freund (1881). "Über Trimethylen" [On trimethylene]. Journal für Praktische Chemie. 26 (1): 367–377. doi:10.1002/prac.18820260125.
  5. ^ August Freund (1882). "Über Trimethylen" [On trimethylene]. Monatshefte für Chemie. 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828. S2CID 197767176.
  6. ^ G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens" [On a new method of preparing trimethylene]. Journal für Praktische Chemie. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127.
  7. ^ G. H. W. Lucas; V. E. Henderson (1 August 1929). "A New Anesthetic: Cyclopropane : A Preliminary Report". Can Med Assoc J. 21 (2): 173–5. PMC 1710967. PMID 20317448.
  8. ^ H. B. Hass; E. T. McBee; G. E. Hinds (1936). "Synthesis of Cyclopropane". Industrial & Engineering Chemistry. 28 (10): 1178–81. doi:10.1021/ie50322a013.
  9. ^ Eger, Edmond I.; Brandstater, Bernard; Saidman, Lawrence J.; Regan, Michael J.; Severinghaus, John W.; Munson, Edwin S. (1965). "Equipotent Alveolar Concentrations of Methoxyflurane, Halothane, Diethyl Ether, Fluroxene, Cyclopropane, Xenon and Nitrous Oxide in the Dog". Anesthesiology. 26 (6): 771–777. doi:10.1097/00000542-196511000-00012. PMID 4378907.
  10. ^ JOHNSTONE, M; Alberts, JR (July 1950). "Cyclopropane anesthesia and ventricular arrhythmias". British Heart Journal. 12 (3): 239–44. doi:10.1136/hrt.12.3.239. PMC 479392. PMID 15426685.
  11. ^ MacDonald, AG (June 1994). "A short history of fires and explosions caused by anaesthetic agents". British Journal of Anaesthesia. 72 (6): 710–22. doi:10.1093/bja/72.6.710. PMID 8024925.
  12. ^ a b 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.
  13. ^ a b Hemmings, Hugh C. (2009). "Molecular Targets of General Anesthetics in the Nervous System". Suppressing the Mind: 11–31. doi:10.1007/978-1-60761-462-3_2. ISBN 978-1-60761-463-0.
  14. ^ 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.[영구적 데드링크]
  15. ^ 에릭 V. 앤슬린과 데니스 A. 더거티. 현대 물리 유기 화학. 2006. 페이지 850-852
  16. ^ Allen, Frank H.; Kennard, Olga; Watson, David G.; Brammer, Lee; Orpen, A. Guy; Taylor, Robin (1987). "Tables of bond lengths determined by X-ray and neutron diffraction. Part 1. Bond lengths in organic compounds". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 (12): S1–S19. doi:10.1039/P298700000S1.
  17. ^ S. W. 벤슨, 열화학 키네틱스, S. 273, J. Wiley & Sons, 뉴욕, 런던, 시드니, 1976년 토론토
  18. ^ Dewar, M. J. (1984). "Chemical Implications of σ Conjugation". J. Am. Chem. Soc. 106 (3): 669–682. doi:10.1021/ja00315a036.
  19. ^ Cremer, D. (1988). "Pros and Cons of σ-Aromaticity". Tetrahedron. 44 (2): 7427–7454. doi:10.1016/s0040-4020(01)86238-4.
  20. ^ Wu, Wei; Ma, Ben; Wu, Judy I-Chia; von Ragué, Schleyer; Mo, Yirong (2009). "Is Cyclopropane Really the σ-Aromatic Paradigm?". Chemistry: A European Journal. 15 (38): 9730–9736. doi:10.1002/chem.200900586. PMID 19562784.
  21. ^ Wollweber, Hartmund (2000). "Anesthetics, General". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_289.
  22. ^ Kende H (1993). "Ethylene biosynthesis". Annu. Rev. Plant Physiol. 44: 283–307. doi:10.1146/annurev.pp.44.060193.001435.
  23. ^ Rappoport, Zvi, ed. (1995). The Chemistry of the Cyclopropyl Group. The Chemistry of Functional Groups. Vol. 2. doi:10.1002/0470023481. ISBN 0471940747.
  24. ^ 첨단 유기 화학, 반응, 메커니즘 및 구조 3가지. 제리 3월 ISBN 0-471-85472-7
  25. ^ Fürstner, Alois; Aïssa, Christophe (2006). "PtCl-Catalyzed Rearrangement of Methylenecyclopropanes". Journal of the American Chemical Society. 128 (19): 6306–6307. doi:10.1021/ja061392y. hdl:11858/00-001M-0000-0025-AE20-3. PMID 16683781.
  26. ^ Wender, Paul A.; Haustedt, Lars O.; Lim, Jaehong; Love, Jennifer A.; Williams, Travis J.; Yoon, Joo-Yong (May 2006). "Asymmetric Catalysis of the [5 + 2] Cycloaddition Reaction of Vinylcyclopropanes and π-Systems". Journal of the American Chemical Society. 128 (19): 6302–6303. doi:10.1021/ja058590u. PMID 16683779.

외부 링크