karbocykleihin

Karbocykleihin ovat orgaanisia yhdisteitä, joiden rengasrakenteet koostuvat pelkästään hiiliatomeista. Renkaan hiililukujen mukaan karbocykleihin voi olla yksittäisiä, erimittaisia sykloalkaneja sekä suurempia ja monimutkaisempia hiilirenkaista koostuvia rakenteita. Vetyatomit kiinnittyvät usein hiilirnkien reunoille, mutta rengas itsessään muodostuu hiili–hiili-sidoksista. Karbocykleihin eroaa heterosykleistä, joissa renkaassa on yksi tai useampi epähiiliatomi (esimerkiksi happi, typpeä tai rikki).

Karbocykleihin voidaan jaotella useisiin pääluokkaan. Sykloalkaanit kuten sykloheksaani ja syklopentaani muodostavat yksittäisiä, ei-harotettuja rengasrakenteita. Aromattiset karbocykleihin, eli areneja, sisältävät konjugoituneita hiili–hiili-sidoksia ja usein vivahteita tasapainoisessa elektronien delokalisaatiossa; yleisiä esimerkkejä ovat bentseeni sekä sitä suuremmat aromaattiset renkaat. Polyaromaattiset hiilirenkaat (PAH) koostuvat useiden fusoituneiden benzenirenkaiden järjestelmistä, kuten naftaleeni, antraseeni ja pyreeni. Fuusioituneet karbocykleihin muodostuvat useammista renkaista toisiinsa kiinnittyneinä, mikä johtaa monimutkaisiin, leveisiin rakenteisiin kuten fyysillisesti nähtävät polyaromaattiset rakenteet.

Ominaisuudet ja reaktiot riippuvat rakenteesta. Sykloalkaneet ovat tavallisesti suhteellisen reagoimattomia, mutta rengasjännitys vaikuttaa niiden häviöihin ja siihen, miten ne voivat avautua tai reagoida muiden yhdisteiden kanssa. Aromatiset karbocykleihin ovat vakaampia ja alttiita elektrofiilisiin substituutioihin tai hapetus- ja pelkistysreaktioille. PAH-yhdisteillä on suurempi liikkuvuus ja lipofiliäisyys, mikä vaikuttaa niiden toksisuuteen ja polttoaineisuuuteen.

Karbocykleihin ovat keskeisiä luonnontuotteissa, lääkkeiden synteesissä ja materiaalitieteessä. Niiden tuntemus on perusta orgaanisessa kemiassa ja pyritään hallitsemaan sekä rakennetta että reaktiokäyttäytymistä erilaisissa sovelluksissa.