Формула циклопропана структурная химическая. Значение слова циклопропан в справочнике лекарственных средств Токсическое воздействие циклопропана

Циклопропан был открыт в 1881 году Августом Фройндом, который также предложил правильную структуру для нового вещества в своей первой работе. Фройнд обрабатывал 1,3-дибромпропан с натрием, вызывая внутримолекулярную реакцию Вюрца, ведущую непосредственно к циклопропану.

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

Выход реакции была улучшен Густавсоном в 1887 году с использованием цинка вместо натрия. Циклопропан не имел никакого коммерческого применения, пока Хендерсон и Лукас обнаружили его анестетические свойства в 1929 году; промышленное производство началось с 1936 года.

Строение циклопропана

Циклопропан представляет собой молекулу циклоалкана с молекулярной формулой $C_3H_6$, состоящей из трех атомов углерода, связанных друг с другом с образованием кольца, каждый атомом углерода связан с двумя атомами водорода, что приводит к $D3h$ симметрии молекулы.

Рисунок 1.

Циклопропан и пропилен имеют одинаковую молекулярную формулу - $C_3H_6$, но имеют различные структуры, что делает их структурными изомерами.

Циклопропан является анестетиком. В современной анестезиологической практике, он был заменен другими агентами, из-за его крайней реактивности при нормальных условиях: когда газ смешивается с кислородом, существует значительный риск взрыва.

Енантиомерия производных циклопропана

Енантиомерия алициклических соединений возникает при наличии хирального атома углерода и отсутствия элементов симметрии, в первую очередь плоскости симметрии. Так, циклопропан с двумя одинаковыми заместителями в транс-1,2-положении или с двумя разными как в транс-1,2, так и в цис-1,2-положении существует в виде энантиомеров:

Рисунок 4.

Соединения с цис-1,2 и транс-1,2 пложениями двух одинаковых заместителей является диастереоизомерами между собой.

Молекулярная структура циклопропана

Молекулярную структуру циклопропана можно представить в виде правильного треугольника с валентными углами между тремя атомами углерода по 60$^\circ$ и углами водород-углерод-водород по 114$^\circ$:

Рисунок 5.

Таким образом валентные углы в цикле циклопропана на 49,5$^\circ$ меньше тетраэдрических углов между углеродными атомами алканов, что приводит к напряжению, называемому угловым напряжением Байера.

Согласно квантово-механическим расчеты в молекулах циклопропана реальные углы между связанными углеродными амтомами (их $sp^3$ гибридными орбиталями) составляют не 60$^\circ$, а 104$^\circ$:

Рисунок 6.

Такое отклонение объясняется двумя различными теориями:

В результате максимальное перекрытие орбиталей происходит не вдоль мижьядерных осей связей $C-C$, а несколько вне их (вне сторон треугольника) с образованием слабых "бананоподибных" связей, которые фактически являются промежуточными между $\sigma$- и $\pi$-связями (рис. 7, а, А. Коулсон и И И. Моффит, 1947 г.).

Также существует мнение об $sp^2$- гибридном состоянии атомов углерода в циклопропане и значительном вкладе $p$-атомных орбиталей в образование бананоподибных связей (рис. 7, б, А. Уолп, 1949),

Рисунок 7. Схема образования связей в циклопропана: а - структура А, Коулсона и Е. Моффита, б - структура А. Уолша. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Наличие такой связи и внутреннего "байеровського" напряженияе приводит к откланению внутренней энергии циклопропана по сравнению с другими циклоалканами и вызывает его высокую реакционную способность, подобную алкенам. Это означает условно, что циклизация пропана в циклопропан более эндотермических реакцией, которая нуждается в дополнительной энергии - энергии "напряжение" в сравнении с циклизацией гексана в циклогексан. Поэтому в реакциях, которые проходят с расщеплением пропановой цикла, высвобождается тот избыток энергии ""напряжение", что и является проявлением его высокой реакционной способности.

Циклопропан, как анестетик

Циклопропан был введен в клиническую практику о американским анестезиологом Ральфом Вотерсом, который использовал закрытую систему с поглощением углекислого газа, чтобы сохранить этот тогда дорогостоящий агент. Циклопропан является относительно мощным анестетиком, не вызывает раздражения и имеет сладкий запах с минимальной альвеолярной концентрацией 17,5% и коэффициентом распределения кровь/газ 0,55. Это означает, что индукция анестезии при вдыхании циклопропана и кислорода была быстрой и не неприятной. Однако при длительной анестезии циклопропаном у пациентов может возникнуть внезапное снижение кровяного давления, что может привести к сердечной аритмии; реакции, известной как "циклопропановый шок". По этой причине, а также из-за его высокой стоимости и его взрывоопасности, его теперь используют только для индукции анестезии, и из клинического использования он исключон с середины 1980-х годов. Баллоны циклопропана и его расходомеры были окрашены в оранжевый цвет.

Циклопропан неактивен для ГАМК и глициновых рецепторов, а вместо этого выступает в качестве антагониста рецептора НМДА. Он также ингибирует рецептор АМПА и никотиновые рецепторв ацетилхолина и активизирует определенные каналы К2П.

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 3 H 6

Молекулярная масса: 42,081

Циклопропа́н (триметилен) - химическое соединение с формулой C 3 H 6 , простейший углеводород алициклического (карбоциклического) ряда; относится к циклоалканам и является их первым членом гомологического ряда.

Физические свойства

Бесцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира, едкого вкуса. Относительная плотность 1,879. При температуре 4 - 20 °C и давлении 5 атм переходит в жидкое состояние; температура плавления −127 °C, температура кипения циклопропана при атмосферном давлении −33 °C. Мало растворим в воде (один объём газа при + 20 °C растворим в 2, 85 объёма воды). Легко растворим в , петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах. Легко воспламеняется, смеси с воздухом, кислородом или закисью азота взрывоопасны. Циклопропан (как и циклобутан) можно получить с помощью внутримолекулярной реакции Вюрца из ω-дигалогеналканов при нагревании с металлами (Na, Mg, Zn).

Медицинское применение

Циклопропан оказывает сильное общеобезболивающее действие. Чрезвычайно огнеопасен; его смеси с кислородом , закисью азота и воздухом могут взрываться при соприкосновении с пламенем, электрической искрой и другими источниками, которые могут вызывать воспламенение. При использовании циклопропана необходимо принимать все меры, исключающие возможность взрыва, в том числе меры предосторожности, связанные с применением электро- и рентгеноаппаратуры и исключающие образование статического электричества. В связи с этими особенностями, а также с появлением новых способов и средств общего обезболивания циклопропан в настоящее время крайне редко используется в качестве средства для наркоза. Действует циклопропан быстро. В концентрации 4 об. % вызывает аналгезию, 6 об. % - выключает сознание, 8 - 10 об. % - вызывает наркоз (III стадии), в концентрации 20 −30 об. % - глубокий наркоз. В организме циклопропан не разрушается и выделяется в неизменном виде почти полностью через 10 мин после прекращения ингаляции. Циклопропан не оказывает выраженного влияния на функции печени и почек; несколько понижает диурез. Иногда при наркозе циклопропаном наступает кратковременная гипергликемия, связанная с возбуждением адренореактивных систем. Этот эффект менее выражен, чем при применении эфира. Циклопропан оказывает возбуждающее влияние на холинореактивные системы организма и вызывает некоторое замедление пульса, возможны аритмии. Под влиянием циклопропана сильно повышается чувствительность миокарда к адреналину ; введение адреналина при наркозе циклопропаном может вызвать фибрилляцию желудочков. Артериальное давление во время наркоза несколько повышается, что может привести к некоторому усилению кровоточивости. Циклопропан используется для вводного и основного наркоза (циклопропан с кислородом); чаще применяется в комбинации с другими средствами для наркоза (закись азота, эфир) и с мышечными релаксантами. Показан больным с заболеваниями легких, так как не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей. Его можно назначать при болезнях печени и при диабете. Циклопропановый наркоз может применяться для кратковременных оперативных вмешательств. Циклопропан применяют в смеси с кислородом по закрытой и полузакрытой системе (иногда по полуоткрытой) с использованием наркозных аппаратов с дозиметрами. Для поддержания наркоза используют 15 - 18 % циклопропана. Введение в наркоз осуществляется более высокими концентрациями циклопропана. К моменту окончания операции подачу циклопропана прекращают, и через 2 - 5 мин. вдыхания чистого кислорода больные просыпаются. Подача кислорода должна производиться непрерывно. Необходимо следить за тем, чтобы сохранялась достаточная вентиляция легких и происходило освобождение организма от углекислоты . Иногда циклопропан применяют как составную часть «смеси Шейна Ашмена». После вводного внутривенного наркоза тиопентал-натрием подают (по полузакрытому способу) смесь газов в следующем соотношении: закись азота - 1 часть, кислород - 2 части, циклопропан - 0,4 части. При использовании этой смеси необходимо после окончания обезболивания исключать наркотизирующие компоненты в определенной последовательности (во избежание развития гипоксии): сначала прекращают подачу циклопропана, через 2 - 3 мин - закиси азота и ещё через такой же срок - кислорода . При правильном дозировании циклопропана наркоз протекает без осложнений, больные быстро просыпаются после окончания ингаляции. В случае передозировки возможны остановка дыхания и угнетение сердечной деятельности вплоть до остановки сердца. В связи с быстрым пробуждением после прекращения наркоза больные могут ощущать после операции сильную боль, поэтому до окончания операции рекомендуется ввести анальгетик. После наркоза относительно часто наблюдается головная боль, в отдельных случаях - послеоперационная рвота, парез кишечника. Поэтому больные после пробуждения от наркоза нуждаются в тщательном наблюдении. К применению циклопропана допускается только медицинский персонал, прошедший соответствующий инструктаж.

Противопоказания

При циклопропановом наркозе противопоказано введение адреналина и норадреналина.

Токсическое воздействие циклопропана

Наркотик, вызывающий возбуждение нервной системы с последующим угнетением её, что связано с преимущественным влиянием на кору головного мозга, а также с нарушением в мозге обменных процессов, включая обмен . При вдыхании циклопропана в концентрации 15-20 % и смеси с кислородом у крыс через час снижается количество гликогена и суммарных белков в печени, повышается активность SH-групп клеток печени и повышается в них содержание рибонуклеиновой кислоты. При хроническом действии циклопропана угнетается продукция костного мозга, главным образом гранулоцитов.

Форма выпуска

Форма выпуска: в стальных цельнотянутых баллонах вместимостью 1 и 2 л жидкого циклопропана, находящегося под давлением 5 атм; баллоны окрашены в оранжевый цвет и имеют надпись <Осторожно. Циклопропан. Огнеопасен>.

Хранение

Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.

Стальные баллоны оранжевого цвета объемом 1 л и 2 л под давлением 5 атм. Надпись выполняется черным цветом.

Фармакологическое действие

Общее анестезирующее , средство для ингаляционного наркоза .

Фармакодинамика и фармакокинетика

Фармакодинамика

Циклопропан - бесцветный газ, обладающий высокой анальгетической и наркозной активностью.

Химические свойства

Циклопропан является представителем углеводородов с замкнутыми цепями. Структурная формула Циклопропана:

При замыкании углеродных атомов в кольцо значительно возрастает выраженность наркотического действия. И доказательством этого служит большая токсичность циклопропана (а также циклогексана , циклопентана ) по сравнению с метановыми углеводородами. В молекуле циклопропана присутствуют непрочные связи и для него характерны реакции присоединения. Например, взаимодействие Циклопропан — НBr. Ниже представлена цепочка Циклопропан — 1-бромпропан:

Циклопропан оказывает выраженный наркотический эффект (сильнее закиси азота в 7 раз). Вдыхание 10% его смеси с кислородом вызывает хирургическую стадию наркоза. Отмечается быстрый ввод в наркоз и быстрое пробуждение. Наркоз хорошо управляемый.

Оказывает также миорелаксирующий эффект . При этом не раздражает слизистые, не оказывает токсического влияния на печень, незначительно снижает . Обладает выраженным ваготропным действием, поэтому для профилактики брадикардии обязательно вводится .

Во время наркоза наступает кратковременная гипергликемия, не столь выраженная как при применении эфира. В связи с чем, может применяться при , заболеваниях дыхательных путей и паренхиматозных органов . Однако наркоз с его применением не нашёл широкого распространения ввиду угнетения дыхания, развития артериальной гипотензии .

Обладает кардиотоксическим действием - усиливает чувствительность миокарда к (норэпинефрину ) и при их сочетанном применении вызывает выраженную , развитие различных нарушений ритма и фибрилляцию желудочков.

Его смеси с закисью азота и кислородом могут взрываться в присутствии электрической искры. В настоящее редко используется.

Фармакокинетика

Введение в наркоз - 3-5 мин, без стадии возбуждения. Быстро вызывает стадию глубокого наркоза.

Не разрушается в организме, в неизменном виде выделяется практически полностью в течение 10 мин.

Показания к применению

• вводный и основной при акушерско-гинекологических операциях в комбинации с кислородом , другими средствами для наркоза и миорелаксантами ;
• кратковременные вмешательства при «малых» операциях;
• операции в пожилом возрасте.

Противопоказания

Заболевания, сопровождающиеся нарушением предсердно-желудочковой проводимости .

Побочные действия

Часто встречаются головная боль, рвота в послеоперационном периоде, парез кишечника.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Применяют только в смеси с кислородом в различных системах (закрытой и полузакрытой, реже - полуоткрытой) наркозных аппаратов, имеющих дозиметры.

Вдыхание этого средства концентрации 20-30 об.% вызывает глубокий наркоз . Для поддержания наркоза достаточно 15 об.%. Вдыхание его через наркозную маску не вызывает неприятных ощущений. Пациенты засыпают без возбуждения. Подача кислорода производится непрерывно, и еще 5 мин. после прекращения подачи наркоза.

Для уменьшения отрицательного действия этого средства для наркоза и достижения оптимального обезболивания применяется смесь: — 1 часть, циклопропан — 0,4 части, кислород — 2 части, которая подается полузакрытым способом после вводного наркоза тиопентал-натрием . Во избежание гипоксии подачу кислорода прекращают в последнюю очередь. Использование такой смеси уменьшает посленаркозные осложнения. В связи с быстрым пробуждением, еще до окончания операции вводится анальгетик .

Общие
Хим. формула	C 3 H 6
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ, со специфическим запахом нефти
Молярная масса	42,0797 ± 0,0028 г/моль
Плотность	1,879 г/л (при н. у.)
Термические свойства
Т. плав.	-127,62 °C
Т. кип.	-32,86 °C
Т. свспл.	555 °C
Кр. точка	397,80
Химические свойства
Растворимость в воде	0,502 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	75-19-4
PubChem
Рег. номер EINECS	200-847-8
SMILES
InChI
ChEBI
ChemSpider
Безопасность
Токсичность	слаботоксичен, имеет наркотические свойства
NFPA 704
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

Физические свойства

Бесцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира , едкого вкуса. Относительная плотность 1,879. При температуре 4 - 20 °C и давлении 5 атм переходит в жидкое состояние; температура плавления −127 °C, температура кипения циклопропана при атмосферном давлении −33 °C. Мало растворим в воде (один объём газа при + 20 °C растворим в 2, 85 объёма воды). Легко растворим в спирте , петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах. Легко воспламеняется, смеси с воздухом , кислородом или закисью азота взрывоопасны.

Циклопропан оказывает возбуждающее влияние на холинореактивные системы организма и вызывает некоторое замедление пульса, возможны аритмии . Под влиянием циклопропана сильно повышается чувствительность миокарда к адреналину ; введение адреналина при наркозе циклопропаном может вызвать фибрилляцию желудочков .

Циклопропановый наркоз может применяться для кратковременных оперативных вмешательств.

Циклопропан применяют в смеси с кислородом по закрытой и полузакрытой системе (иногда по полуоткрытой) с использованием наркозных аппаратов с дозиметрами. Для поддержания наркоза используют 15 - 18 % циклопропана. Введение в наркоз осуществляется более высокими концентрациями циклопропана. К моменту окончания операции подачу циклопропана прекращают, и через 2 - 5 мин. вдыхания чистого кислорода больные просыпаются.

Подача кислорода должна производиться непрерывно. Необходимо следить за тем, чтобы сохранялась достаточная вентиляция легких и происходило освобождение организма от углекислоты.

Иногда циклопропан применяют как составную часть «смеси Шейна Ашмена». После вводного внутривенного наркоза тиопентал-натрием подают (по полузакрытому способу) смесь газов в следующем соотношении.