Zajímavosti ze světa organické chemie
Alkeny a cykloalkeny: Existuje v přírodě cyklopropen?
Mezi neobvyklé sloučeniny patří bezpochybně cyklopropan. Cyklopropan je tříčlenný cyklus obsahující pouze jednoduché vazby. Spojnice jader uhlíku v cyklopropanu spolu svírají vnitřní úhel 60°. Ten je tak velmi silně deformován oproti optimální hodnotě 109°28’. U takto malého kruhu se proto předpokládá, že dochází k odchýlení vazebných orbitalů od spojnice jader. Současně dochází k významnému snížení vzájemného překryvu vazebných orbitalů. Tím je tedy značně zvýšena náchylnost kruhu cyklopropanu k jeho otevření, resp. reakci. Přesto cyklopropan existuje. Když se může vyskytovat tříčlenný cyklus s jednoduchými vazbami, nabízí se otázka: existuje i cyklopropenový kruh – cyklopropen?
Odpověď je ano, existuje! Lze se s ním setkat nejen v laboratoři, ale dokonce ho nalezneme i v přírodě, přestože jen poskromnu a jako součást mnohem většího uhlíkatého skeletu.
V přírodě se vyskytující sloučeniny s tříčlenným kruhem a obsahující jednu dvojnou vazbu jsou obdařeny velmi širokým spektrem nejrůznějších vlastností. Jedná se o vlastnosti biologické, insekticidní, fungicidní, herbicidní, antivirotické, antibakteriální, hormonální, protinádorové, ale i karcinogenní, enzymové a inhibizující glukoneogenezi v neurochemické aktivitě. Mezi nejvýznamnější látky s cyklopropenovým kruhem patří zejména dvě mastné kyseliny – kyselina sterkulová a malvaliková. Ty jsou obsaženy v rostlinách řádu Malvale (vyjma kakaovníku). Strukturně se liší pouze o jednu skupinu CH2, která je umístěna v řetězci mezi karboxylem a cyklopropenem. V případě kyseliny malvalikové jedna skupina CH2 na tomto řetězci chybí. Obě tyto kyseliny jsou bohužel karcinogenní a poškozují reprodukční orgány. Jejich obsah v surovém oleji z bavlníkových semen se pohybuje v rozmezí 0,6-1,2 %. Po rafinaci klesne jejich obsah na 0,01 %.
Kyselinu sterkulovou je možné laboratorně syntetizovat dle následujícího schématu:
Zdroje:
1) CAREY A. F.: Organic Chemistry, fourth edition. International edition, copyright © 2000 by The McGraw-Hill Companies, Inc. Kapitola 5 – Structure and Preparation of Alkenes: Elimination Reactions, str. 180.
2) HERNANDO J., M. P. MATIÁ et al.: Synthesis of sterculic acid. Planta Piloto de Química Fina, Universidad de Alcalá, 28871 Alcalá de Henares Madrid, Spain.
3) SKORNYAKOV Y.V. et al.: A new example of the three-component reaction: nucleophilic ring opening in (…). Russian Chemical Bulletin, International Edition, Vol. 54, No. 9, pp. 2129—2132, September, 2005.
4) http://www.chemi.muni.cz/~vlasta/TOPOT2007-05.pdf [online], přístup: 19.1.2013.