Štruktúra cyklopropánu. Cyklopropán: štruktúra a štruktúra Enantioméria derivátov cyklopropánu

V molekule cyklopropánu sú všetky atómy uhlíka umiestnené v rovnakej rovine.

Pri tomto usporiadaní atómov uhlíka v cykle by sa väzbové uhly mali rovnať 60 0 a veľkosť ich odchýlky od normálneho väzbového uhla (109 0 28) by mala byť: α = (109 0 28 – 60 0): 2 = 24 0 44. Toto je najintenzívnejší cyklický systém.

V skutočnosti sú však väzbové uhly medzi atómami uhlíka v cyklopropánovom kruhu 106°. Vysvetľuje to skutočnosť, že väzby σ medzi atómami uhlíka v cyklopropáne sa líšia od bežných väzieb σ vytvorených pri prekrývaní hybridných orbitálov sp 3 v alkánoch.

Keď sa v cyklopropánovom kruhu vytvoria väzby uhlík-uhlík, dôjde iba k čiastočnému prekrytiu sp 3 -hybridných orbitálov, ktoré nie sú nasmerované pozdĺž priamky spájajúcej stredy viazaných atómov uhlíka, ale mimo rovinu cyklopropánu, čo vedie k vytvoreniu ohnutých orbitály alebo tzv banán alebo τ- (grécke „tau“) väzby.

Tvorba banánových (alebo τ-) väzieb v cyklopropáne vedie k zníženiu uhlového napätia v cykle, pretože uhol medzi osami dvoch elektrónových oblakov sa zvyšuje zo 60 0 na 106 0 a samotné τ-väzby sa čiastočne stávajú nenasýtené a zaujímajú strednú pozíciu v sile medzi σ- a π-väzbami.

To vysvetľuje tendenciu cyklopropánu podliehať adičným reakciám. Čiastočne nenasýtený charakter atómov uhlíka v molekule cyklopropánu dokazuje aj zvýšená protónová pohyblivosť atómov vodíka.

Štruktúra cyklobutánu a cyklopentánu

V cyklobutáne a najmä v cyklopentáne je uhlové napätie spojené s odchýlkou ​​väzbových uhlov atómov uhlíka od normálneho väzbového uhla (109 0 28) výrazne nižšie.

Keď sú všetky atómy uhlíka štvor- a päťčlenných kruhov umiestnené v rovnakej rovine, odchýlka väzbových uhlov je v tomto poradí:

Pre cyklobután - (109 0 28 - 90 0): 2 = 9 0 44

Pre cyklopentán - (109 0 28 - 108 0): 2 = 0 0 44

V skutočnosti však molekuly cyklobutánu a cyklopentánu nie sú ploché, pretože v plochých štruktúrach sú všetky atómy vodíka v zakrytom stave, čo vedie k vzniku torzného napätia a zníženiu stability molekúl.

Aby sa znížilo torzné napätie, molekuly cyklobutánu a cyklopentánu prijímajú nerovinné konformácie, v ktorých sa v dôsledku odpudivých síl medzi atómami vodíka jeden z atómov uhlíka v cyklobutáne alebo dva atómy uhlíka v cyklopentáne neustále pohybujú mimo rovinu cyklov. .

Preto sa zdá, že kruhy cyklobutánu a cyklopentánu sú v neustálom vlnovom pohybe, počas ktorého dochádza k rýchlej premene jednej konformácie na druhú:

Pre cyklobután:

Pre cyklopentán:

V konformácii „stoličky“ je 6 atómov vodíka kolmých na priemernú rovinu kruhu a nazývajú sa axiálne (a-) a 6 ďalších je blízko tejto podmienenej roviny a nazývajú sa ekvatoriálne (e-). Ak je jeden z vodíkov nahradený alkylom alebo nejakou funkčnou skupinou, môže byť v ekvatoriálnej alebo axiálnej polohe. Pri teplote miestnosti je skôr jeden cyklohexán ako dva izoméry. Dôvodom je rýchla inverzia cyklu, v dôsledku ktorej sa metylová skupina stáva ekvatoriálnou od axiálnej.

Ryža. 16.3. Metylcyklohexánová inverzia

Podľa Bayera nemá cyklopentán prakticky žiadne uhlové napätie. Ani tá však neexistuje v rovinnej forme, pretože v plochej molekule budú všetky atómy vodíka v zákrytovej konformácii, čo povedie k výraznému torznému namáhaniu. Pre cyklopentán je energeticky výhodnejšie existovať vo forme takzvanej „obálky“, v ktorej sú 4 atómy uhlíka v jednej rovine a piaty z nej vychádza.

Ryža. 16.4. Konformačné zmeny cyklopentánu

Cyklobután je tiež nerovinný, pozostáva z dvoch rovnostranných trojuholníkov spojených pozdĺž jednej strany a umiestnených v rôznych rovinách. Dôvodom odchodu dvoch atómov uhlíka z roviny je rovnaká zastretá konformácia metylénových skupín, ktorá je energeticky nevýhodná.

Ryža. 16.5. Konformačné zmeny cyklobutánu

V cyklopropáne nemôžu byť atómy uhlíka v rôznych rovinách (geometrická poloha troch bodov je rovina). Molekula môže byť reprezentovaná ako pravidelný trojuholník. Experimentálne údaje však ukazujú, že cyklopropán sa správa tak, ako keby uhol medzi C-C väzbami bol 102°. Je nemožné si predstaviť pravidelný trojuholník s vnútornými uhlami nerovnajúcimi sa 60 stupňom.

Prekrytie atómových hybridizovaných orbitálov v molekule cyklopropánu je znázornené na obr. 16.6. Ako vidíte, väzba nie je vytvorená pozdĺž čiary spájajúcej stredy atómov. Takéto väzby sa nazývajú „banán“ alebo zakrivené. Podľa ich charakteristík zaujímajú strednú polohu medzi s- a p-väzbami. Táto skutočnosť vysvetľuje čiastočnú nenasýtenosť cyklopropánu.

Ryža. 16.6. Prekrývajúce sa atómové orbitály v molekule cyklopropánu

V dôsledku toho sa v molekulách cyklobutánu a cyklopentánu znižuje „zatienenie“ atómov vodíka na susedných atómoch uhlíka, čo vedie k zníženiu torzného napätia v dôsledku výskytu malého uhlového (uhlového) napätia.

Na rozdiel od nasýtených uhľovodíkov, ktoré sa vyznačujú prítomnosťou otvorených uhlíkových reťazcov, existujú uhľovodíky s uzavreté okruhy(cykly). Vo svojich vlastnostiach sa podobajú obyčajným nasýteným uhľovodíkom, alkánom (parafínom), odtiaľ ich názov - cykloalkány (cykloparafíny). Všeobecný vzorec homológneho radu cykloalkánov CnH2n to znamená, že cykloalkány sú izoméry etylénových uhľovodíkov. Predstaviteľmi tohto radu zlúčenín sú cyklopropán, cyklobután, cyklopentán, cyklohexán.

cyklopropán

Cyklobután

cyklopentán

cyklohexán

V organickej chémii sú štruktúrne vzorce uvedených cykloalkánov veľmi často znázornené bez symbolov C a H jednoduchými geometrickými obrazcami.

Všeobecný vzorec homologického radu cykloalkánov je CnH2n. Presne ten istý vzorec opisuje homologickú sériu alkénov. Z čoho vyplýva, že pre každý cykloalkán existuje zodpovedajúci alkén. Toto je príklad takzvanej „medzitriednej“ izomérie.

Izoméria a nomenklatúra cykloalkánov

1) Cykloalkány, podobne ako všetky triedy organických zlúčenín, sa vyznačujú izomériou uhlíkového skeletu (štrukturálna izoméria). Štrukturálna izoméria pre cykloalkány je v prvom rade určená veľkosťou kruhu. Existujú teda dva cykloalkány vzorca C4H8: cyklobután a metylcyklopropán. Po druhé, takáto izoméria je určená polohou substituentov v kruhu (napríklad 1,1 a 1,2-dimetylbután).

a) Kruhová izoméria:

a) Izoméria bočných reťazcov:

2) Izoméria polohy substituentov v kruhu:

3) Medzitriedna izoméria s alkénmi:

4) Priestorová izoméria. Neprítomnosť voľnej rotácie okolo C-C väzieb v kruhu vytvára predpoklady pre existenciu priestorových izomérov v niektorých substituovaných cykloalkánoch. Napríklad v molekule 1,2-dimetylcyklopropánu môžu byť dve skupiny CH3 umiestnené na rovnakej strane roviny kruhu (cis-izomér) alebo na opačných stranách (trans-izomér):

Na základe veľkosti kruhu sú cykloalkány rozdelené do niekoľkých skupín, z ktorých budeme uvažovať malé (C3, C4) a bežné (C5-C7) cykly.

Podľa pravidiel medzinárodnej nomenklatúry je hlavným v cykloalkánoch reťazec atómov uhlíka, ktoré tvoria cyklus. Názov je založený na názve tohto uzavretého reťazca s pridaním predpony „cyklo-“ (cyklopropán, cyklobután, cyklopentán, cyklohexán atď.). Ak sú v kruhu substituenty, atómy uhlíka v kruhu sú očíslované tak, aby vetvy dostali najnižšie možné čísla. Zlúčenina by sa teda mala nazývať 1,2-dimetylcyklobután a nie 2,3-dimetylcyklobután alebo 3,4-dimetylcyklobután.

Štruktúrne vzorce cykloalkánov sa zvyčajne píšu v skrátenej forme, využívajúc geometrický tvar kruhu a vynechávajú symboly pre atómy uhlíka a vodíka.

Fyzikálne vlastnosti cykloalkánov

Za normálnych podmienok sú prvé dva členy série (C3 - C4) plyny, (C5 - C11) sú kvapaliny a od C12 sú tuhé látky. Teploty varu a topenia cykloalkánov sú vyššie ako teploty zodpovedajúcich alkánov. Cykloalkány sú prakticky nerozpustné vo vode. So zvyšujúcim sa počtom atómov uhlíka sa zvyšuje molárna hmotnosť, a preto sa zvyšuje teplota topenia.

Chemické vlastnosti cykloalkánov

Vlastnosti silne závisia od veľkosti cyklu, ktorá určuje jeho stabilitu.

Troj- a štvorčlenné cykly (malé cykly), ktoré sú nasýtené, sa však výrazne líšia od všetkých ostatných nasýtených uhľovodíkov. Väzbové uhly v cyklopropáne a cyklobutáne sú podstatne menšie ako normálny tetraedrický uhol 109°28' charakteristický pre sp3-hybridizovaný atóm uhlíka.

To vedie k veľkému napätiu v takýchto cykloch a ich tendencii otvárať sa pod vplyvom činidiel. Preto cyklopropán, cyklobután a ich deriváty vstupujú do adičných reakcií, ktoré majú charakter nenasýtených zlúčenín. Ľahkosť pridávacích reakcií klesá s klesajúcou silou cyklu v sérii:

cyklopropán > cyklobután >> cyklopentán

Najstabilnejšie sú 6-členné cykly, v ktorých nedochádza k uhlovým a iným druhom namáhania.

· Malé cykly (C3 – C4) pomerne ľahko vstupujú do hydrogenačných reakcií:

· Cyklopropán a jeho deriváty pridávajú halogény a halogenovodíky:

Cyklopropán a jeho homológy reagujú s halogenovodíkmi otvorením kruhu v súlade s Markovnikovovým pravidlom.

Keď sa nesymetrický alkén spojí s halogenovodíkovou kyselinou, halogén sa pridá k atómu uhlíka, ktorý obsahuje menej atómov vodíka.

V iných cykloch (počnúc od C5) je uhlové napätie uvoľnené v dôsledku nerovinnej štruktúry molekúl. Cykloalkány (C5 a vyššie) sa preto vďaka svojej stabilite vyznačujú reakciami, pri ktorých je zachovaná cyklická štruktúra, t.j. substitučné reakcie.

Reakcia prebieha mechanizmom reťazových radikálov (podobne ako substitúcia v alkánoch).

Tieto zlúčeniny, podobne ako alkány, tiež podliehajú dehydrogenačným reakciám, napríklad dehydrogenácii cyklohexánu a jeho alkylových derivátov:

Rovnako ako oxidácia v prítomnosti katalyzátora, napríklad oxidácia cyklohexánu:

Ak zhrnieme chemické vlastnosti cykloalkánov, ich chemické vlastnosti možno zapísať takto:

Referenčný materiál na vykonanie testu:

Mendelejevov stôl

Tabuľka rozpustnosti

cyklopropán

CYCLOPANUM (Cyclopropanum).

Synonymum: cyklopropán.

Bezfarebný horľavý plyn s charakteristickým zápachom pripomínajúcim petroléter a štipľavou chuťou. Relatívna hustota 1,879 Pri teplote 4 - 20 C a tlaku 5 atm prechádza do kvapalného stavu; Teplota varu cyklopropánu pri atmosférickom tlaku je 347 C. Je slabo rozpustný vo vode (jeden objem plynu pri + 20 C je rozpustný v 2,85 objemoch vody). Ľahko rozpustný v alkohole, petroléteri, chloroforme a mastných olejoch.

Cyklopropán má silný všeobecný analgetický účinok. Mimoriadne horľavý; jeho zmesi s kyslíkom, oxidom dusným a vzduchom môžu pri kontakte s plameňom, elektrickou iskrou a inými zdrojmi, ktoré môžu spôsobiť vznietenie, explodovať. Pri používaní cyklopropánu je potrebné vykonať všetky opatrenia na zamedzenie možnosti výbuchu, vrátane opatrení súvisiacich s používaním elektrických a röntgenových zariadení a na zabránenie vzniku statickej elektriny. Kvôli týmto vlastnostiam, ako aj nástupu nových metód a prostriedkov celkovej anestézie sa v súčasnosti cyklopropán ako anestetikum používa veľmi zriedkavo. Cyklopropán pôsobí rýchlo. Pri koncentrácii 4 obj. % spôsobuje analgéziu, 6 obj. % - vypína vedomie, 8 - 10 obj. % - vyvoláva anestéziu (III. štádium), v koncentrácii 20 -30 obj. % - hlboká anestézia.

V tele sa cyklopropán nezničí a uvoľní sa nezmenený takmer úplne 10 minút po zastavení inhalácie.

Cyklopropán nemá výrazný vplyv na funkcie pečene a obličiek; mierne znižuje diurézu. Niekedy sa počas anestézie cyklopropánom vyskytne krátkodobá hyperglykémia spojená s excitáciou adrenoreaktívnych systémov. Tento efekt je menej výrazný ako pri použití éteru.

Cyklopropán má stimulačný účinok na cholinoreaktívne systémy tela a spôsobuje mierne spomalenie pulzu a sú možné arytmie. Pod vplyvom cyklopropánu sa výrazne zvyšuje citlivosť myokardu na adrenalín; podanie adrenalínu počas cyklopropánovej anestézie môže spôsobiť ventrikulárnu fibriláciu.

Krvný tlak sa počas anestézie mierne zvyšuje, čo môže viesť k určitému zvýšenému krvácaniu.

Na úvodnú a základnú anestéziu sa používa cyklopropán (cyklopropán s kyslíkom); Často sa používa v kombinácii s inými anestetikami (oxid dusný, éter) a myorelaxanciami. Určené pre pacientov s pľúcnymi ochoreniami, pretože nespôsobuje podráždenie slizníc dýchacích ciest. Môže byť predpísaný pri ochoreniach pečene a cukrovke.

Cyklopropánová anestézia sa môže použiť na krátkodobé chirurgické zákroky.

Cyklopropán sa používa v zmesi s kyslíkom v uzavretom a polouzavretom systéme (niekedy polootvorenom) pomocou anestetických prístrojov s dozimetrami. Na udržanie anestézie sa používa 15 - 18% cyklopropán. Vyvolanie anestézie sa uskutočňuje s vyššími koncentráciami cyklopropánu. Po ukončení operácie sa prívod cyklopropánu zastaví a po 2 - 5 minútach. Vdychovaním čistého kyslíka sa pacienti prebúdzajú.

Prívod kyslíka musí byť nepretržitý. Je potrebné zabezpečiť, aby bola zachovaná dostatočná ventilácia pľúc a telo bolo zbavené oxidu uhličitého.

Niekedy sa ako zložka používa cyklopropán. Po indukcii intravenóznej anestézie thiopentalom sodným sa dodáva zmes plynov (pomocou polouzavretej metódy) v nasledujúcom pomere: oxid dusný - 1 diel, kyslík - 2 diely, cyklopropán - 0,4 dielu.

Pri použití tejto zmesi je potrebné po skončení anestézie vylúčiť omamné zložky v určitom poradí (aby sa zabránilo rozvoju hypoxie): najskôr zastaviť prívod cyklopropánu, po 2 - 3 minútach - oxid dusný a po rovnaké obdobie - kyslík.

Pri správnom dávkovaní cyklopropánu prebieha anestézia bez komplikácií, pacienti sa po ukončení inhalácie rýchlo prebúdzajú. V prípade predávkovania môže dôjsť k zástave dýchania a srdcovej depresii, vrátane zástavy srdca.

Vzhľadom na rýchle prebudenie po ukončení anestézie môžu pacienti po operácii pociťovať silné bolesti, preto sa odporúča podať analgetikum pred ukončením operácie. Po anestézii je pomerne častá bolesť hlavy, v niektorých prípadoch aj pooperačné zvracanie a črevné parézy. Preto pacienti po prebudení z anestézie potrebujú starostlivé sledovanie.

Počas cyklopropánovej anestézie je podávanie adrenalínu a norepinefrínu kontraindikované.

Uvoľňovacia forma: v bezšvových oceľových valcoch s objemom 1 a 2 litre tekutého cyklopropánu pod tlakom 5 atm; valce sú natreté oranžovou farbou a majú nápis.

Cyklopropán môže používať iba zdravotnícky personál, ktorý prešiel príslušným školením.

Skladovanie: na chladnom mieste mimo zdrojov ohňa.

Adresár liekov. 2012

Pozrite si tiež výklady, synonymá, významy slova a čo je cyklopropán v ruštine v slovníkoch, encyklopédiách a referenčných knihách:

• CYKLOPROPÁN
  (trimetylén) bezfarebný plyn, bod varu -32,7 °C. Liek na...
• CYKLOPROPÁN
  trimetylén, alicyklický uhľovodík; bezfarebný plyn, bod varu 32,8 |C, hustota 0,720 g/cm3 (-79 |C); nerozpustný vo vode, rozpustný v alkohole,...
• CYKLOPROPÁN v Encyklopedickom slovníku Brockhausa a Eufrona:
  (trimetylén) - b75_173-1.jpg pokúsil získať, ale neúspešne, Reboul z trimetylénbromidu odstránením brómu: výsledkom bol obyčajný propylén; v roku 1882 Freund, ...
• CYKLOPROPÁN v Encyklopedickom slovníku:
  a, pl. nie, chem. Organická zlúčenina - alicyklický uhľovodík, plyn používaný v chirurgii na ...
• CYKLOPROPÁN vo Veľkom ruskom encyklopedickom slovníku:
  CYKLOPROPÁN (trimetylén), bezfarebný. plyn, bod varu -32,7 °C. Liek na...
• CYKLOPROPÁN v encyklopédii Brockhaus a Efron:
  (trimetylén) ? pokúsil sa, ale neúspešne, získať Reboul z trimetylénbromidu odstránením brómu: výsledkom bol obyčajný propylén; v roku 1882 však Freund ...
• CYKLOPROPÁN v Novom slovníku cudzích slov:
  (pozri cyklus... + propán) organická zlúčenina, alicyklický uhľovodík; plyn; appl. v chirurgii ako všeobecný...
• CYKLOPROPÁN v Slovníku cudzích výrazov:
  [cm. cyklus... + propán] organická zlúčenina, alicyklický uhľovodík; plyn; appl. v chirurgii ako všeobecný...
• CYKLOPROPÁN v slovníku Synonymá ruského jazyka.
• CYKLOPROPÁN v Úplnom pravopisnom slovníku ruského jazyka:
  cyklopropán,...
• CYKLOPROPÁN v pravopisnom slovníku:
  cyklopropán,...
• CYKLOPROPÁN v Modernom výkladovom slovníku, TSB:
  (trimetylén), bezfarebný plyn, bod varu -32,7 °C. Liek na...
• metoxyfluran v adresári liekov:
  METOXYFLURAN (Methoxyfluganum) 1, 1 - (Difluór-2, 2-dichlór-1 metoxyetán) Synonymá: Inhalan, Pentran, Inhalanum, Methofluranum, Metofane, Pentrane, Pentran. Bezfarebná transparentná prchavá kvapalina...
• KOMOROVÁ FIBRILÁCIA v lekárskom slovníku:
  
• KOMOROVÁ FIBRILÁCIA vo Veľkom lekárskom slovníku:
  Fibrilácia komôr (VF) je forma srdcovej arytmie charakterizovaná úplnou asynchrónnosťou kontrakcie jednotlivých vlákien komorového myokardu, čo spôsobuje stratu efektívnej systoly a ...
• NASÝTENÉ ZLÚČENINY vo Veľkom encyklopedickom slovníku:
  (limitné zlúčeniny) organické zlúčeniny, v ktorých molekuly sú atómy navzájom spojené iba jednoduchými väzbami v „otvorených“ reťazcoch (alifatické nasýtené zlúčeniny) ...
• ALICYKLICKÉ ZLÚČENINY vo Veľkom encyklopedickom slovníku:
  organické zlúčeniny obsahujúce vo svojich molekulách cykly (kruhy) troch alebo viacerých atómov uhlíka (s výnimkou aromatických zlúčenín). Obsahuje uhľovodíky a...
• CYKLOALKÁNY vo Veľkej sovietskej encyklopédii, TSB:
  cykloparafíny, cyklány, nasýtené cyklické uhľovodíky všeobecného vzorca CnH2n (pozri Alicyklické zlúčeniny). Prstenec najjednoduchšieho cyklopropánu, cyklopropánu, pozostáva z...
• CYKLICKÉ SPOJENIA vo Veľkej sovietskej encyklopédii, TSB:
  zlúčeniny, zlúčeniny (hlavne organické), ktorých molekuly obsahujú jeden alebo viac kruhov (cyklov, jadier) z troch alebo viacerých atómov. Väčšina...

Štrukturálny vzorec

Pravdivý, empirický alebo hrubý vzorec: C3H6

Molekulová hmotnosť: 42,081

cyklopropán (trimetylén)- chemická zlúčenina so vzorcom C 3 H 6, najjednoduchší uhľovodík alicyklického (karbocyklického) radu; patrí medzi cykloalkány a je ich prvým členom homologickej série.

Fyzikálne vlastnosti

Bezfarebný horľavý plyn s charakteristickým zápachom pripomínajúcim petroléter a štipľavou chuťou. Relatívna hustota 1,879. Pri teplote 4 - 20 °C a tlaku 5 atm prechádza do kvapalného stavu; teplota topenia −127 °C, teplota varu cyklopropánu pri atmosférickom tlaku −33 °C. Mierne rozpustný vo vode (jeden objem plynu pri + 20 °C je rozpustný v 2,85 objemoch vody). Ľahko rozpustný v petroléteri, chloroforme a mastných olejoch. Veľmi horľavé, zmesi so vzduchom, kyslíkom alebo oxidom dusným sú výbušné. Cyklopropán (podobne ako cyklobután) možno pripraviť intramolekulárnou Wurtzovou reakciou z ω-dihalogénalkánov pri zahrievaní s kovmi (Na, Mg, Zn).

Lekárske použitie

Cyklopropán má silný všeobecný analgetický účinok. Mimoriadne horľavý; jeho zmesi s kyslíkom, oxidom dusným a vzduchom môžu pri kontakte s plameňom, elektrickou iskrou a inými zdrojmi, ktoré môžu spôsobiť vznietenie, explodovať. Pri používaní cyklopropánu je potrebné vykonať všetky opatrenia na zamedzenie možnosti výbuchu, vrátane opatrení súvisiacich s používaním elektrických a röntgenových zariadení a na zabránenie vzniku statickej elektriny. Kvôli týmto vlastnostiam, ako aj nástupu nových metód a prostriedkov celkovej anestézie sa v súčasnosti cyklopropán ako anestetikum používa veľmi zriedkavo. Cyklopropán pôsobí rýchlo. Pri koncentrácii 4 obj. % spôsobuje analgéziu, 6 obj. % - vypína vedomie, 8 - 10 obj. % - vyvoláva anestéziu (III. štádium), v koncentrácii 20–30 obj. % - hlboká anestézia. V tele sa cyklopropán nezničí a uvoľní sa nezmenený takmer úplne 10 minút po zastavení inhalácie. Cyklopropán nemá výrazný vplyv na funkcie pečene a obličiek; mierne znižuje diurézu. Niekedy sa počas anestézie cyklopropánom vyskytne krátkodobá hyperglykémia spojená s excitáciou adrenoreaktívnych systémov. Tento efekt je menej výrazný ako pri použití éteru. Cyklopropán má stimulačný účinok na cholinoreaktívne systémy tela a spôsobuje mierne spomalenie pulzu a sú možné arytmie. Pod vplyvom cyklopropánu sa výrazne zvyšuje citlivosť myokardu na adrenalín; podanie adrenalínu počas cyklopropánovej anestézie môže spôsobiť ventrikulárnu fibriláciu. Krvný tlak sa počas anestézie mierne zvyšuje, čo môže viesť k určitému zvýšenému krvácaniu. Na úvodnú a základnú anestéziu sa používa cyklopropán (cyklopropán s kyslíkom); Často sa používa v kombinácii s inými anestetikami (oxid dusný, éter) a myorelaxanciami. Určené pre pacientov s pľúcnymi ochoreniami, pretože nespôsobuje podráždenie slizníc dýchacích ciest. Môže byť predpísaný pri ochoreniach pečene a cukrovke. Cyklopropánová anestézia sa môže použiť na krátkodobé chirurgické zákroky. Cyklopropán sa používa v zmesi s kyslíkom v uzavretom a polouzavretom systéme (niekedy polootvorenom) pomocou anestetických prístrojov s dozimetrami. Na udržanie anestézie sa používa 15 - 18% cyklopropán. Vyvolanie anestézie sa uskutočňuje s vyššími koncentráciami cyklopropánu. Po ukončení operácie sa prívod cyklopropánu zastaví a po 2 - 5 minútach. Vdychovaním čistého kyslíka sa pacienti prebúdzajú. Prívod kyslíka musí byť nepretržitý. Je potrebné zabezpečiť, aby bola zachovaná dostatočná ventilácia pľúc a telo bolo zbavené oxidu uhličitého. Cyklopropán sa niekedy používa ako súčasť zmesi Shane Ashman. Po indukcii intravenóznej anestézie thiopentalom sodným sa dodáva zmes plynov (pomocou polouzavretej metódy) v nasledujúcom pomere: oxid dusný - 1 diel, kyslík - 2 diely, cyklopropán - 0,4 dielu. Pri použití tejto zmesi je potrebné po ukončení anestézie vylúčiť zložky anestetika v určitom poradí (aby nedošlo k rozvoju hypoxie): najprv zastaviť prívod cyklopropánu, po 2 - 3 minútach - oxid dusný a po rovnaké obdobie - kyslík. Pri správnom dávkovaní cyklopropánu prebieha anestézia bez komplikácií, pacienti sa po ukončení inhalácie rýchlo prebúdzajú. V prípade predávkovania môže dôjsť k zástave dýchania a srdcovej depresii, vrátane zástavy srdca. Vzhľadom na rýchle prebudenie po ukončení anestézie môžu pacienti po operácii pociťovať silné bolesti, preto sa odporúča podať analgetikum pred ukončením operácie. Po anestézii je pomerne častá bolesť hlavy, v niektorých prípadoch aj pooperačné zvracanie a črevné parézy. Preto pacienti po prebudení z anestézie potrebujú starostlivé sledovanie. Cyklopropán môže používať iba zdravotnícky personál, ktorý prešiel príslušným školením.

Kontraindikácie

Počas cyklopropánovej anestézie je podávanie adrenalínu a norepinefrínu kontraindikované.

Toxické účinky cyklopropánu

Liečivo, ktoré spôsobuje stimuláciu nervového systému s následnou inhibíciou, ktorá je spojená s prevládajúcim účinkom na mozgovú kôru, ako aj s narušením metabolických procesov v mozgu vrátane metabolizmu. Pri inhalácii cyklopropánu v koncentrácii 15-20% a zmiešanom s kyslíkom u potkanov po hodine klesá množstvo glykogénu a celkových bielkovín v pečeni, zvyšuje sa aktivita SH skupín pečeňových buniek a obsah ribonukleovej kyseliny v nich zvyšuje. Pri chronickej expozícii cyklopropánu je inhibovaná produkcia kostnej drene, najmä granulocytov.

Formulár na uvoľnenie

Uvoľňovacia forma: v bezšvových oceľových valcoch s objemom 1 a 2 litre tekutého cyklopropánu pod tlakom 5 atm; valce sú natreté oranžovou farbou a majú nápis<Осторожно. Циклопропан. Огнеопасен>.

Skladovanie

Skladovanie: na chladnom mieste mimo zdrojov ohňa.

Cyklopropán objavil v roku 1881 August Freund, ktorý tiež navrhol správnu štruktúru novej látky vo svojej prvej práci. Freund spracoval 1,3-dibrómpropán sodíkom, čo spôsobilo intramolekulárnu Wurtzovu reakciu vedúcu priamo k cyklopropánu.

$BrCH_2CH_2CH_2Br + 2Na \to (CH_2)_3 + 2NaBr$

Výťažok reakcie zlepšil Gustafson v roku 1887 použitím zinku namiesto sodíka. Cyklopropán nemal žiadne komerčné využitie, kým Henderson a Lucas neobjavili jeho anestetické vlastnosti v roku 1929; priemyselná výroba začala v roku 1936.

Štruktúra cyklopropánu

Cyklopropán je molekula cykloalkánu s molekulovým vzorcom $C_3H_6$, pozostávajúca z troch atómov uhlíka, ktoré sú navzájom spojené za vzniku kruhu, pričom každý atóm uhlíka je viazaný na dva atómy vodíka, čo vedie k symetrii molekuly $D3h$.

Obrázok 1.

Cyklopropán a propylén majú rovnaký molekulový vzorec, $C_3H_6$, ale majú odlišnú štruktúru, čo z nich robí štruktúrne izoméry.

Cyklopropán je anestetikum. V modernej anestetickej praxi bol nahradený inými prostriedkami, kvôli jeho extrémnej reaktivite za normálnych podmienok: pri zmiešaní plynu s kyslíkom existuje značné riziko výbuchu.

Enantioméria derivátov cyklopropánu

Enantioméria alicyklických zlúčenín sa vyskytuje v prítomnosti chirálneho atómu uhlíka a neprítomnosti prvkov symetrie, predovšetkým roviny symetrie. Cyklopropán s dvoma rovnakými substituentmi v polohe trans-1,2 alebo s dvoma rôznymi substituentmi v polohe trans-1,2 a cis-1,2 existuje vo forme enantiomérov:

Obrázok 4.

Zlúčeniny s polohami cis-1,2 a trans-1,2 dvoch rovnakých substituentov sú navzájom diastereoizoméry.

Molekulárna štruktúra cyklopropánu

Molekulová štruktúra cyklopropánu môže byť reprezentovaná ako pravidelný trojuholník s väzbovými uhlami medzi tromi atómami uhlíka 60$^\circ$ a uhlami vodík-uhlík-vodík 114$^\circ$:

Obrázok 5.

Väzbové uhly v cyklopropánovom kruhu sú teda o 49,5 $^\circ$ menšie ako tetraedrické uhly medzi atómami uhlíka alkánov, čo vedie k napätiu nazývanému Bayerovo uhlové napätie.

Podľa kvantových mechanických výpočtov v molekulách cyklopropánu nie sú skutočné uhly medzi viazanými atómami uhlíka (ich hybridné orbitály $sp^3$) 60$^\circ$, ale 104$^\circ$:

Obrázok 6.

Táto odchýlka je vysvetlená dvoma rôznymi teóriami:

Výsledkom je, že k maximálnemu prekrytiu orbitálov nedochádza pozdĺž stredových jadrových osí väzieb $C-C$, ale trochu mimo nich (mimo strán trojuholníka) s tvorbou slabých väzieb „podobných banánu“, ktoré sú v skutočnosti medzi väzbami $\sigma$- a $\pi$- (obr. 7, a, A. Coulson a I. Moffitt, 1947).

Existuje aj názor na $sp^2$-hybridný stav uhlíkových atómov v cyklopropáne a významný príspevok $p$-atómových orbitálov k tvorbe banánových väzieb (obr. 7, b, A. Walp, 1949),

Obrázok 7. Schéma tvorby väzby v cyklopropáne: a - štruktúra A, Coulsona a E. Moffitta, b - štruktúra A. Walsha. Avtor24 - online výmena študentských prác

Prítomnosť takejto väzby a vnútorného „Bayerovho“ napätia vedie k odchýlke vo vnútornej energii cyklopropánu v porovnaní s inými cykloalkánmi a spôsobuje jeho vysokú reaktivitu, podobnú alkénom. To zvyčajne znamená, že cyklizácia propánu na cyklopropán je viac endotermická reakcia, ktorá vyžaduje dodatočnú energiu – „napäťovú“ energiu v porovnaní s cyklizáciou hexánu na cyklohexán. Preto sa pri reakciách, ktoré prebiehajú pri štiepení propánového cyklu, uvoľňuje prebytočné „napätie“ energie, čo je prejavom jeho vysokej reaktivity.

Cyklopropán ako anestetikum

Cyklopropán zaviedol do klinickej praxe americký anestéziológ Ralph Waters, ktorý na konzerváciu tohto vtedy drahého prostriedku použil uzavretý systém s absorpciou oxidu uhličitého. Cyklopropán je relatívne silné anestetikum, nedráždi a má sladkú vôňu s minimálnou alveolárnou koncentráciou 17,5 % a rozdeľovacím koeficientom krv/plyn 0,55. To znamená, že navodenie anestézie vdychovaním cyklopropánu a kyslíka bolo rýchle a nebolo nepríjemné. Počas predĺženej anestézie cyklopropánom však môžu pacienti zaznamenať náhly pokles krvného tlaku, ktorý môže viesť k srdcovej arytmii; reakcia známa ako „cyklopropánový šok“. Z tohto dôvodu, ako aj pre jeho vysokú cenu a jeho výbušnú povahu, sa teraz používa iba na navodenie anestézie a od polovice 80. rokov bol stiahnutý z klinického používania. Cyklopropánové valce a ich prietokomery boli natreté oranžovou farbou.

Cyklopropán je neaktívny na GABA a glycínových receptoroch, ale namiesto toho pôsobí ako antagonista NMDA receptora. Inhibuje tiež AMPA receptor a nikotínový acetylcholínový receptor a aktivuje určité K2P kanály.