ναφθένια

Κυκλικές οργανικές ενώσεις της τάξης των υδρογονανθράκων οι οποίες αντιστοιχούν στον γενικό τύπο CnH2n. Περιέχονται κυρίως στα πετρέλαια του Καυκάσου. Οι ενώσεις αυτές ονομάστηκαν ν. κατά το τέλος του περασμένου αιώνα από τον Ρώσο χημικό Βλαντιμίρ Μαρκόβνικοφ (1838 – 1904), αλλά σήμερα έχουν πάρει την πιο σύγχρονη ονομασία κυκλάνια ή κυκλοπαραφίνες. Το μόριο των ν. μπορεί να περιέχει από τρεις έως δεκαέξι μεθυλενικές ομάδες (-CH2-)· τα συνηθέστερα περιέχουν έως εννέα, ενωμένες έτσι μεταξύ τους ώστε η πρώτη μεθυλενική ομάδα συνδέεται με την τελευταία και σχηματίζει έναν δακτύλιο· δεν έχουν διπλούς δεσμούς. Αυτό διαφοροποιεί τα ν. από τους αιθυλενικούς υδρογονάνθρακες οι οποίοι, αν και έχουν τον ίδιο γενικό τύπο, δεν σχηματίζουν δακτυλίους και οι μεθυλενικές ομάδες ενώνονται με διπλό δεσμό. Τα ν. βρίσκονται στα πετρέλαια, αλλά μπορούν να παρασκευαστούν συνθετικά, π.χ. με την επεξεργασία των διαλογονωμένων παραγώγων των κεκορεσμένων υδρογονανθράκων (που έχουν ίσο αριθμό ατόμων άνθρακα) με μεταλλικό μαγνήσιο ή ψευδάργυρο· το μέταλλο ενώνεται με τα δύο αλογονικά άτομα και ο υδρογονάνθρακας που ελευθερώνεται από αυτά τα δύο στοιχεία κορεννύει τα σθένη του σχηματίζοντας κυκλική ένωση. Μια άλλη αντίδραση που χρησιμοποιείται για την παρασκευή των ν. είναι η καταλυτική υδρογόνωση των αρωματικών υδρογονανθράκων που έχουν τον ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα. Η αντίδραση αυτή χρειάζεται κυρίως για την παρασκευή των ναφθενικών παραγώγων, όπως είναι, για πράδειγμα, η κυκλοεξανόλη που παρασκευάζεται με καταλυτική υδρογόνωση της φαινόλης. Τα πρώτα μέλη της σειράς είναι αέρια, τα άλλα είναι υγρά. Η σταθερότητα του μορίου των ν. αυξάνεται κατά σειρά από το κυκλοπροπάνιο (C3H6) και από το κυκλοβουτάνιο (C4H8), ως το κυκλοπεντάνιο (C5H10), το κυκλοεξάνιο (C6H12) και το κυκλοεπτάνιο (C7H14). O Μπέγερ ερμήνευσε (1885) τη διαφορετική σταθερότητα των δακτυλίων με βάση τη δομή αυτών των ενώσεων. Παρατήρησε ότι αν τα σθένη του ατόμου του άνθρακα είναι διατεταγμένα στις κορυφές ενός κανονικού τετράεδρου, πρέπει να σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία 109’28’ και, επιπλέον, ότι οποιαδήποτε δομή που έχει μια τέτοια γωνία και απόκλιση προκαλεί μια εσωτερική τάση. Ως συνέπεια της θεωρίας του Μπέγερ προκύπτει ότι σταθεροί είναι μόνο οι πεντα-, εξα- και επταμελείς δακτύλιοι· η θεωρία αυτή φαινόταν, εξάλλου, να επαληθεύεται από τις χημικές ιδιότητες των ν., είτε από το γεγονός ότι στη φύση δεν βρέθηκαν δακτύλιοι με μεγαλύτερο αριθμό ατόμων άνθρακα, οι οποίοι με βάση τη θεωρία θα έπρεπε να είναι ασταθείς. Το 1890 ο Σάκσε επέμεινε στην υπόθεση ότι οι μετά το κυκλοεξάνιο δακτύλιοι δεν θα είχαν επίπεδη δομή, αλλά μια ειδική διάταξη στον χώρο, η οποία, αν και θα διατηρούσε αλληλένδετες τις γωνίες του σθένους, θα ήταν απαλλαγμένη, τάσης (σχήμα). Η υπόθεση του Σάκσε έγινε αντικείμενο μελέτης και από άλλους ερευνητές και γνώρισε μια επιβεβαίωση όταν ο Ρούζιτσκα απομόνωσε (1926) τα κύρια δραστικά του μόσχου και της σιβέττης και εξακρίβωσε μια δομή με δεκαπέντε και δεκαέξι άτομα αντίστοιχα. Οι χημικές ιδιότητες των ν., εκτός από τα δύο πρώτα μέλη της σειράς που παρουσιάζουν ιδιαίτερη δραστικότητα, είναι όμοιες με των παραφινών. Οξειδώνονται δύσκολα και σε υψηλή θερμοκρασία είναι ικανά να αποβάλουν υδρογόνο και να μετατραπούν στους αντίστοιχους αρωματικούς υδρογονάνθρακες· για παράδειγμα, από το κυκλοεπτάνιο μπορούμε να λάβουμε, με απομάκρυνση έξι ατόμων υδρογόνου, το τολουένιο. Από όλα τα ν., τα σταθερότερα και τα σπουδαιότερα είναι το κυκλοπεντάνιο, το κυκλοεξάνιο και τα παράγωγά τους. Πολλές αλκοόλες και κετόνες που προέρχονται από αυτές τις ενώσεις περιέχονται στις ρητίνες και στα αιθέρια έλαια πολλών αρωματικών φυτών και στα εκκρίματα μερικών ζώων. Η πιο ενδιαφέρουσα υδροξυλιωμένη ναφθενική ένωση είναι η κυκλοεξανόλη ή εξαλίνη, που χρησιμοποιείται ως διαλύτης και ως ενδιάμεσο προϊόν κατά τη σύνθεση των πολυαμιδικών ινών. Τα καρβοξυλιωμένα παράγωγα των ν., που λέγονται ναφθενικά οξέα, χρησιμοποιούνται, με μορφή μεταλλικών αλάτων, ως στεγνωτικά για βερνίκια· περισσότερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα ναφθενικά άλατα του κοβαλτίου, μολύβδου και μαγγανίου. Από τα κετονικά παράγωγα, το μοναδικό προϊόν σε βιομηχανική κλίμακα είναι η κυκλοεξανόνη, που έχει εφαρμογές ανάλογες με την εξαλίνη. Η κυκλοεξανόλη και η κυκλοεξανόνη χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσα προϊόντα στη φαρμακευτική βιομηχανία· τα αμινικά παράγωγα του κυκλοπεντανίου αποτελούν τη βάση για πολλά αντιισταμινικά παρασκευάσματα.

* * *

τα

χημ.

συνοπτική ονομασία κορεσμένων κυκλικών υδρογονανθράκων που φέρουν πενταμελείς ή εξαμελείς δακτυλίους και απαντούν σε ορισμένους τύπους πετρελαίου.