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| 名前 | |||
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| 推奨されるIUPAC名
シクロプロパン[2] | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.000.771 | ||
| ケッグ |
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パブケム CID
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1027 | ||
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| Ｃ3Ｈ6 | |||
| モル質量 | 42.08グラム/モル | ||
| 外観 | 無色のガス | ||
| 臭い | 甘く、優美な | ||
| 密度 | 1.879 g/L (1 atm、0 °C) 680 g/L (液体) | ||
| 融点 | −128 °C (−198 °F; 145 K) | ||
| 沸点 | −32.9 °C (−27.2 °F; 240.2 K) | ||
| 502 mg/L | |||
| 蒸気圧 | 640 kPa (20 ℃) 1350 kPa (50 ℃) | ||
| 酸性度（p Ka） | 〜46 | ||
磁化率（χ）
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-39.9·10 −6 cm 3 /モル | ||
| 危険 | |||
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |||
主な危険
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非常に可燃性の 窒息性物質 | ||
| GHSラベル: | |||
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| 危険 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 495 °C (923 °F; 768 K) | |||
| 爆発限界 | 2.4 % (下限) 10.4 % (上限) | ||
| 安全データシート（SDS） | エア・リキード | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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シクロプロパンは分子式(CH 2 ) 3 のシクロアルカンで、3つのメチレン基(CH 2 )が互いに結合して三角形の環を形成しています。環が小さいため、構造に大きな環ひずみが生じます。シクロプロパン自体は主に理論的な関心の対象ですが、その誘導体であるシクロプロパンの多くは商業的または生物学的に重要です。[3]
シクロプロパンは、1930 年代から 1980 年代にかけて臨床吸入麻酔薬として使用されていました。この物質は引火性が高く、密度が空気よりも高いため、密閉された空間に蓄積する傾向があり、手術室で火災や爆発の危険があります。
歴史
シクロプロパンは1881年にアウグスト・フロイントによって発見され、彼は最初の論文でこの物質の正しい構造も提唱した。[4]フロイントは1,3-ジブロモプロパンをナトリウムで処理し、分子内ウルツ反応を起こしてシクロプロパンを直接生成した。[5]反応の収率は1887年にグスタフソンによって、ナトリウムの代わりに亜鉛を使用することで改善された。 [6]シクロプロパンは、ヘンダーソンとルーカスが1929年にその麻酔特性を発見するまで商業的に利用されていなかったが、[7]工業生産は1936年までに始まった。 [8]現代の麻酔診療では、他の薬剤に取って代わられている。
麻酔
シクロプロパンは、当時高価だったこの薬剤を節約するために二酸化炭素を吸収する閉鎖系を使用したアメリカの麻酔科医ラルフ・ウォーターズによって臨床使用に導入されました。シクロプロパンは比較的強力で、刺激がなく、甘い香りの薬剤で、肺胞の最小濃度は 17.5% [9]、血液/ガス分配係数は 0.55 です。これは、シクロプロパンと酸素の吸入による麻酔の導入が迅速で不快ではないことを意味します。しかし、長時間の麻酔の終了時に、患者の血圧が急激に低下し、心臓の不整脈を引き起こす可能性があります。これは「シクロプロパンショック」と呼ばれる反応です[10] 。この理由と、その高コストと爆発性のため[11]、シクロプロパンは後に麻酔の導入にのみ使用され、1980 年代半ば以降は臨床使用されていません。シリンダーと流量計はオレンジ色に塗られていました。
薬理学
シクロプロパンはGABA A受容体とグリシン受容体には不活性であり、代わりにNMDA受容体拮抗薬として作用する。[12] [13]また、AMPA受容体とニコチン性アセチルコリン受容体を阻害し、特定のK 2Pチャネルを活性化する。[12] [13] [14]
構造と結合
シクロプロパンの三角形構造では、炭素-炭素共有結合間の結合角は 60°である必要があります。この分子はD 3h 分子対称性を持っています。CC距離は151 pm対153-155 pmです。[15] [16]
シクロプロパンの CC 結合は短いにもかかわらず、通常の CC 結合に比べて 34 kcal/mol 弱くなっています。環ひずみに加えて、分子には水素原子の重なり合った配座によるねじれひずみもあります。シクロプロパンの CH 結合は、NMR 結合定数に反映されているように、通常の CH 結合よりも強力です。
炭素中心間の結合は、一般的に曲がった結合として説明されます。[17]このモデルでは、炭素-炭素結合は外側に曲がっており、軌道間角度は104°です。
シクロプロパンの特異な構造特性は、多くの理論的議論を生んできた。ある理論では、シクロプロパンの 3 つの CC σ 結合の 6 つの電子の非局在化によってもたらされる安定化である σ 芳香族性を持ち出して、シクロヘキサンを基準として E str =0 kcal/molとした場合のシクロブタン(26.2 kcal/mol) と比較してシクロプロパンのひずみが「わずか」 27.6 kcal/mol である理由を説明しています[18] [19] [20] 。これは、たとえばベンゼンで高い安定化効果を持つ通常の π 芳香族性とは対照的です。他の研究では、シクロプロパンの σ 芳香族性の役割と誘導環電流の存在は支持されていません。そのような研究は、シクロプロパンのエネルギー安定化と異常な磁気挙動に対する別の説明を提供します。[21]
合成
シクロプロパンは、 1,3-ジブロモプロパンをナトリウムで環化するウルツカップリング反応によって初めて製造されました。[4]この反応の収率は、脱ハロゲン化剤として亜鉛を使用し、触媒としてヨウ化ナトリウムを使用することで向上します。[22]
- BrCH 2 CH 2 CH 2 Br + 2 Na → (CH 2 ) 3 + 2 NaBr
シクロプロパン環の製造はシクロプロパン化と呼ばれます。
反応
CC結合のπ特性が増大したため、シクロプロパンは臭素を付加して1,3-ジブロモプロパンを与えるとよく考えられているが、この反応はうまく進行しない。[23]ハロゲン化 水素酸によるハロゲン化水素化により直鎖1-ハロプロパンが得られる。置換シクロプロパンもマルコフニコフ則に従って反応する。[24]
シクロプロパンとその誘導体は、C-C活性化と呼ばれるプロセスで遷移金属に酸化的に付加することができます。
安全性
シクロプロパンは非常に可燃性です。しかし、そのひずみエネルギーにもかかわらず、他のアルカンと大きく異なる爆発挙動は示しません。
参照
- テトラヘドランには、四面体の面を形成する4つの縮合シクロプロパン環が含まれています。
- プロペランには、中心の炭素-炭素結合を 1 つ共有する 3 つのシクロプロパン環が含まれています。
- シクロプロペン
- メチレンシクロプロパン
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、シクロプロパンに関連するメディアがあります。
- シクロプロパンおよび関連化合物の合成
- カーボントライアングル