الكيمياء العضوية · ملخص المحاضرة 7

الألكانات الحلقية Cycloalkanes

mansatdarb.com

الثبات وإجهاد الحلقة

الحلقةالزاويةانحراف بايرΔHc لكل CH₂الإجهاد kJ/mol
C₃ cyclopropane60°24°44′697.0115.2
C₄ cyclobutane90°9°44′686.0109.6
C₅ cyclopentane108°0°44′664.027.0
C₆ cyclohexane120° (مستوٍ) / ≈111° كرسي−5°16′658.70.4
C₇ cycloheptane128.6°−9°33′662.124.5
C₈ cyclooctane135°−12°46′663.841.1

التفاعلات

الكاشفالحلقات الصغيرة (3، 4)الحلقات الثابتة (5، 6)
Cl₂ / hνاستبدال: chlorocyclopropaneاستبدال: chlorocyclohexane
Br₂فتح حلقة: 1,3-dibromopropane (و 1,4 بالتسخين)استبدال عند 300°C أو بالضوء
HBrفتح حلقة: 1-bromopropaneلا تفاعل
H₂ / Nipropane عند 80°C، butane عند 120°Cpentane عند 300°C، cyclohexane لا
SO₃ / H₂SO₄—حمض سلفونيك: C₅H₉SO₃H
HBr مع حلقي بروبان مستبدلماركوفنيكوف: methylcyclopropane ← 2-bromobutane—

أمثلة محلولة

حلقة سداسية + 3 ميثيل (1,2,4)1,2,4-trimethylcyclohexane
حلقة سداسية + إيثيل وميثيل متجاورين1-ethyl-2-methylcyclohexane
cyclopropane + CH₂CH₂CH₂CH₃1-cyclopropylbutane
2091.0 − 3 × 658.6إجهاد cyclopropane = 115.2 kJ/mol
propene + CH₂I₂ / Zn(Cu)methylcyclopropane
cyclopropane + Br₂1,3-dibromopropane
methylcyclopropane + HBr2-bromobutane
1,1-dimethylcyclopropane + HBr2-bromo-2-methylbutane

التحضير

  1. نزع الهالوجين من α,ω-ثنائي الهاليد بـ Zn في كحول دافئ (أو Na): Br(CH₂)₃Br + Zn → cyclopropane + ZnBr₂.
  2. هدرجة الألكين الحلقي: cyclohexene + H₂ —Ni, 25°C→ cyclohexane، والبنزين + 3H₂ يحتاج حرارة وضغط.
  3. اختزال كليمنسن للكيتون الحلقي: Zn(Hg) + HCl مركّز يحوّل C=O إلى CH₂.
  4. ديلز-ألدر: داين مترافق + دايينوفيل بالتسخين ← حلقة سداسية (adduct)، مثل butadiene + ethylene ← cyclohexene.
  5. سيمونز-سميث: ألكين + CH₂I₂ + Zn(Cu) في الإيثر ← حلقي البروبان + ZnI₂ (متناسق، يحافظ على cis/trans).

قواعد يغلط فيها الطلاب

  • الصيغة CₙH₂ₙ مثل الألكين، بس الألكان الحلقي مشبع (حلقة = درجة عدم تشبع وحدة).
  • تفرع واحد على الحلقة بدون رقم: methylcyclopentane. ولو السلسلة أطول من الحلقة تصير هي الأصل: 1-cyclopropylbutane.
  • الترقيم: أصغر أرقام عند أول نقطة اختلاف، وعند التعادل الأسبق أبجديًا ياخذ 1.
  • قارن حرارة الاحتراق لكل CH₂ مو الكلية. والأعلى لكل CH₂ = الأقل ثباتًا.
  • باير افترض الحلقات مستوية، فنجح مع 3 و 4 و 5 وفشل مع 6: الكرسي بلا إجهاد.
  • الكرسي أثبت من القارب: القارب فيه تزاحم السارية وهيدروجينات متطابقة.
  • اختزال كليمنسن ما يستخدم غاز H₂: الهيدروجين من Zn(Hg)/HCl.
  • الحلقات 3 و 4 تنفتح (إضافة)، و 5 و 6 تسوي استبدال بس. والحلقة المستبدلة تنفتح حسب ماركوفنيكوف.
اختبر نفسك: 20 سؤال عشوائي مع تقرير بمستواك في mansatdarb.com/coach
تواصل معنا