Cuban
Cubane | |||
---|---|---|---|
| |||
Tên hệ thống | Pentacyclo[4.2.0.02,5.03,8.04,7]octane | ||
Nhận dạng | |||
Số CAS | |||
PubChem | |||
ChEBI | |||
ẢnhJmol-3D | ảnh | ||
SMILES | đầy đủ
| ||
InChI | đầy đủ
| ||
Thuộc tính | |||
Công thức phân tử | C8H8 | ||
Khối lượng mol | 104,15 g/mol | ||
Khối lượng riêng | 1,29 g/cm³ | ||
Điểm nóng chảy | 133,5 °C (406,6 K; 272,3 °F)[1] | ||
Điểm sôi | 161,6 °C (434,8 K; 322,9 °F)[1] | ||
Các hợp chất liên quan | |||
Nhóm chức liên quan | Cuneane Dodecahedrane Tetrahedrane Prismane Prismane C8 | ||
Hợp chất liên quan | Heptanitrocubane Octanitrocubane Octaazacubane | ||
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trongtrạng thái tiêu chuẩncủa chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
Cubane(C8H8) là mộtphân tửhydrocarbontổng hợp bao gồm támnguyên tửcarbonđược sắp xếp ở các góc củakhối lập phương,với một nguyên tửhydro đượcgắn vào mỗi nguyên tử carbon. Là một chấtkết tinhrắn, cubane là một trong những hydrocarbon Platonic và là thành viên của prismanes. Nó được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1964 bởi Philip Eaton và Thomas Cole.[2]Trước công trình này, các nhà nghiên cứu tin rằng các phân tử dựa trên carbon khối sẽ không ổn định để tồn tại. Hình dạng khối đòi hỏi các nguyên tử carbon phải có góc liên kết 90 ° sắc nét khác thường, sẽ rất căng so với góc 109,45 °Của carbon tứ diện. Sau khi hình thành, cubane khá ổn định về mặt động lực học, do thiếu các đường phân hủy có sẵn. Nó là hydrocarbon đơn giản nhất với đối xứng bát diện.
Có năng lượng cao nhưng ổn định động lực học làm cho cubane và các hợp chất phái sinh của nó hữu ích cho việc lưu trữ năng lượng được kiểm soát. Ví dụ, octanitrocubane và heptanitrocubane đã được nghiên cứu là chất nổ hiệu suất cao.
Các hợp chất này thường cókhối lượng riêngrất cao cho các phân tử hydrocarbon. Mật độ năng lượng cao có nghĩa là một lượng lớn năng lượng có thể được lưu trữ trong một không gian tương đối nhỏ, một sự cân nhắc quan trọng cho các ứng dụng trong lưu trữ nhiên liệu và vận chuyển năng lượng.
Tổng hợp
[sửa|sửa mã nguồn]Sự tổng hợp cổ điển năm 1964 bắt đầu bằng việc chuyển đổi 2-cyclopentenone thành 2-bromo cyclopentadienone:[2][3]
Phản ứngbrom hóaallylicvới <i id= "mwKQ" >N</i> -bromosuccinimide trongcarbon tetrachloride,sau đó bổ sung brom phân tử vàoankentạo ra 2,3,4-tribromocyclopentanone. Xử lý hợp chất này bằngdiethylaminetrongdietyl etegây ra việc loại bỏ hai chất tương đươnghydro bromideđể tạo ra sản phẩm diene.
Việc xây dựng các khuôn khổ cubane 8-carbon bắt đầu khi 2 bromocyclopentadienone trải qua một tự phát Diels-Alder dimerization, tương tự như dimerization của cyclopentadiene để dicyclopentadiene -2 phân tử của1phản ứng để tạo thành2.Đối với các bước tiếp theo để thành công, chỉ cóđồng phânendolà hữu ích và đây là đồng phân chiếm ưu thế được hình thành trong phản ứng này. Đây là sản phẩm rất có thể là kết quả của sự tương tác steric tối thiểu giữa brom của mỗi phân tử với brom vàcarbonylcủa các chất khác khi các chất phản ứng tiếp cận nhau và giảm thiểu tương tác lưỡng cực trong trạng thái chuyển tiếp của chính phản ứng. Cả hai nhóm carbonyl đều được bảo vệ dưới dạng acetal vớiethylene glycolvà <i id= "mwRg" >p</i> -toluenesulfonic trongbenzen;một acetal sau đó được khử chọn lọc bằng dung dịchaxit clohydricthành3.
Trong bước tiếp theo, cácendođồng phân3(với cả haiankennhóm gần) hình thành nên lồng giống như đồng phân4trong mộtquang[2 + 2] cycloaddition. Nhóm bromoketone được chuyển đổi thànhaxit cacboxylic5ký hợp đồng vòng trong sắp xếp lại Favourskii vớikali hydroxide.Tiếp theo, quá trình khử carboxyl nhiệt diễn ra thông qua axit chloride (vớithionyl chloride) vàtert-butylperester6(vớitert-butyl hydroperoxitvàpyridine) đến7;Sau đó, acetal được loại bỏ một lần nữa trong8.Một sự sắp xếp lại Favourskii thứ hai cho9,và cuối cùng một decarboxylation khác đưa ra, thông qua10,cubane (11).
Các dẫn xuất
[sửa|sửa mã nguồn]Sự tổng hợp các dẫn xuất octaphenyl từ tetraenylcyclobutadiene niken bromide của Freedman vào năm 1962 trước ngày phát hiện hợp chất gốc. Nó là một hợp chất không màu hòa tan ít tan chảy ở 425 °C.[1][4][5][6]Một hypercubane, với cấu trúc giống như hypercube, được dự đoán sẽ tồn tại trong một ấn phẩm năm 2014.[7][8]Hai đồng phân khác nhau của cubene đã được tổng hợp và một phần ba được phân tíchtính toán.Các anken trongortho-cubene có khả năng phản ứng đặc biệt do hình dạng hình chóp của nó. Tại thời điểm tổng hợp, đây là anken hình chóp nhất đã được chế tạo thành công.[9]Đồng phânmeta-cubene thậm chí còn kém bền hơn và đồng phânpara-cubene có lẽ chỉ tồn tại dưới dạng liên kết chứ không phải là liên kết chéo thực tế.[10]
Phản ứng
[sửa|sửa mã nguồn]Cuneane có thể được sản xuất từ cubane bằng cách sắp xếp lại liên kết liên kết kim loại ion[11][12]
Xem thêm
[sửa|sửa mã nguồn]- Basketane
- Hypercubane
- Octanitrocubane
- Heptanitrocubane
Tham khảo
[sửa|sửa mã nguồn]- ^abcBiegasiewicz, Kyle; Griffiths, Justin; Savage, G. Paul; Tsanakstidis, John; Priefer, Ronny (2015). "Cubane: 50 years later".Chemical Reviews.115:6719–6745.doi:10.1021/cr500523x.PMID26102302.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “Biegasiewicz” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^abEaton, Philip E.; Cole, Thomas W. (1964). "Cubane".J. Am. Chem. Soc.86(15): 3157–3158.doi:10.1021/ja01069a041.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “eaton-1964” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Eaton, Philip E.; Cole, Thomas W. (1964). "The Cubane System".J. Am. Chem. Soc.86(5): 962–964.doi:10.1021/ja01059a072.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “eaton1964” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Freedman, H. H. (1961). "Tetraphenylcyclobutadiene Derivatives. II.1 Chemical Evidence for the Triplet State".J. Am. Chem. Soc.83(9): 2195–2196.doi:10.1021/ja01470a037.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “freedman1961” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Freedman, H. H.; Petersen, D. R. (1962). "Tetraphenylcyclobutadiene Derivatives. IV.1" Octaphenylcubane "; A Dimer of Tetraphenylcyclobutadiene".J. Am. Chem. Soc.84(14): 2837–2838.doi:10.1021/ja00873a046.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “freedman1962” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Pawley, G. S.; Lipscomb, W. N.; Freedman, H. H. (1964). "Structure of the Dimer of tetraphenylcyclobutadiene".J. Am. Chem. Soc.86(21): 4725–4726.doi:10.1021/ja01075a042.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “freedman1965” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Pichierri, F. (2014). “Hypercubane: DFT-based prediction of anOh-symmetric double-shell hydrocarbon”.Chem. Phys. Lett.612:198–202.doi:10.1016/j.cplett.2014.08.032.
- ^http:// compchemhighlights.org/2014/12/hypercubane-dft-based-prediction-of-oh.html
- ^Eaton, Philip E.; Maggini, Michele (1988). “Cubene (1,2-dehydrocubane)”.J. Am. Chem. Soc.110(21): 7230–7232.doi:10.1021/ja00229a057.
- ^Minyaev, Ruslan M.; Minkin, Vladimir I.; Gribanova, Tatyana N. (2009). “2.3 A Theoretical Approach to the Study and Design of Prismane Systems”. Trong Dodziuk, Helena (biên tập).Strained Hydrocarbons.Wiley. tr. 55.ISBN9783527627141.
- ^Smith, Michael B.; March, Jerry (2001).March’s Advanced Organic Chemistry(5th ed.). John Wiley & Sons. p. 1459.ISBN0-471-58589-0.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “March” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác - ^Kindler, K.; Lührs, K. (1966). "Studien über den Mechanismus chemischer Reaktionen, XXIII. Hydrierungen von Nitrilen unter Verwendung von Terpenen als Wasserstoffdonatoren".Chem. Ber.99:227–232.doi:10.1002/cber.19660990135.Lỗi chú thích: Thẻ
<ref>
không hợp lệ: tên “kindler” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác