Kubai - Cubane
|
|||
| Nevek | |||
|---|---|---|---|
|
Előnyben részesített IUPAC név
Cubane |
|||
|
Szisztematikus IUPAC név
Penta-ciklo [4.2.0.0 2,5 .0 3,8 .0 4,7 ] oktán |
|||
| Azonosítók | |||
|
3D modell ( JSmol )
|
|||
| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
|
PubChem CID
|
|||
| UNII | |||
|
CompTox műszerfal ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Tulajdonságok | |||
| C 8 H 8 | |||
| Moláris tömeg | 104,15 g/mol | ||
| Sűrűség | 1,29 g/cm 3 | ||
| Olvadáspont | 133,5 ° C (272,3 ° F; 406,6 K) | ||
| Forráspont | 161,6 ° C (322,9 ° F; 434,8 K) | ||
| Rokon vegyületek | |||
|
Kapcsolódó szénhidrogének
|
Cuneane Dodecahedrane Tetrahedrane Prismane Prismane C8 |
||
|
Rokon vegyületek
|
Heptanitrokubán Oktanitrocubane Octaazacubane |
||
|
Eltérő rendelkezés hiányában az adatok a szabványos állapotú anyagokra vonatkoznak (25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
 ellenőrizze ( mi az ?)
  |
|||
| Infobox hivatkozások | |||
Kubán (C 8 H 8 ) egy szintetikus szénhidrogén molekula áll, hogy a nyolc szénatomot tartalmaz elrendezve a sarkokban egy kocka , egy hidrogén atom képez minden egyes szénatom. A szilárd , kristályos anyag, kubán egyike a platóni szénhidrogének és tagja a prismanes . Először 1964 -ben szintetizálták Philip Eaton és Thomas Cole. E munka előtt a kutatók úgy vélték, hogy a köbös szén-alapú molekulák túl instabilak a létezéshez. A köbös alak megköveteli, hogy a szénatomok szokatlanul éles, 90 ° -os kötési szöget fogadjanak el, ami erősen megfeszülne a tetraéderes szén 109,45 ° -os szögéhez képest . Kialakulása után a kubai kinetikailag meglehetősen stabil , a könnyen hozzáférhető bomlási utak hiánya miatt. Ez a legegyszerűbb, nyolcszögű szimmetriájú szénhidrogén .
A nagy potenciális energia, de a kinetikai stabilitás miatt a kubán és származékai vegyületek hasznosak az ellenőrzött energiatárolásban. Például az oktanitrokubánt és a heptanitrokubánt nagy teljesítményű robbanóanyagként vizsgálták.
Ezek a vegyületek jellemzően nagyon nagy sűrűségűek a szénhidrogén molekulák esetében is. Az ebből eredő nagy energiasűrűség azt jelenti, hogy nagy mennyiségű energia tárolható viszonylag kis térben, ami fontos szempont az üzemanyag -tárolás és az energiaszállítás területén.
Szintézis
A klasszikus 1964 szintézis úgy kezdődik, az átalakítás a 2-ciklopentenon , hogy 2-bróm cyclopentadienone :
Aiiiies brómozás és N -bróm-szukcinimiddel a szén-tetrakloridban , majd hozzáadunk molekuláris brómot a alkén ad 2,3,4-tribromocyclopentanone. Ez utóbbi vegyületet dietil-amin a dietil-éterrel okoz megszüntetése két ekvivalens hidrogén-bromid , így a dién terméket.
A nyolc szénatomszámú kubikus keret építése akkor kezdődik, amikor a 2-bróm-ciklopentadienon spontán Diels-Alder dimerizáción megy keresztül . Az egyik ketál Az endo -izomer ezt követően szelektíven eltávolítjuk a védőcsoportot vizes sósavoldattal a 3 .
A következő lépésben a 3 endo- izomer (mindkét alkéncsoport közvetlen közelében) képezi a ketrecszerű 4 -es izomert egy fotokémiai [2+2] cikladdíció során . A bróm-keton -csoport alakítjuk gyűrű szerződött karbonsav 5 egy Favorskii átrendeződés a kálium-hidroxid . Ezután a termikus dekarboxilezés a savas kloridon ( tionil -kloriddal ) és a terc -butil -pereszter 6 -on ( terc -butil -hidroperoxiddal és piridinnel ) történik 7 -re ; ezt követően az acetált ismét eltávolítják 8 -ban . Egy második Favorskii -átrendeződés 9 -et ad , végül egy másik dekarboxilezés 10 -en keresztül kubánt ad ( 11 ).
A diszubsztituált kubán jobban megközelíthető laboratóriumi szintézise magában foglalja a ciklopentanon etilén -ketáljának brómozását, így tribromociklopentanon -származékot kapunk. A következő lépések magukban foglalják a dehidrobrómozást, a Diels-Alder dimerizációt stb.
Származékok
A tetrafenil- ciklobutadién- nikkel-bromidból származó oktafenil- származék előállítása Freedman által 1962-ben megelőzte az alapvegyület szintézisét. Ez egy rosszul oldódó színtelen vegyület, amely 425-427 ° C -on olvad. Egy hiperkubán , hiperkocka -szerű felépítéssel, egy 2014 -es kiadványban várható volt. A kubén két különböző izomerjét szintetizálták, a harmadikat számítással elemezték . Az orto -kubén alkénje piramisszerű geometriája miatt kivételesen reaktív . Szintézise idején ez volt a legsikeresebben piramisos alkén. A meta -kubén izomer még kevésbé stabil, és a para -kubén izomer valószínűleg csak diradikális, nem pedig tényleges átlós kötésként létezik .
Kubil -kubánok és oligokubánok
A kubén (1,2-dehidrokubán) és az 1,4-kubándiil (1,4-dehidrokubán) rendkívül feszült vegyületek, amelyek mindketten nagyon gyorsan nukleofil addíción mennek keresztül, és ez lehetővé tette a vegyészek számára a kubil-kubán szintézisét. A röntgendiffrakciós szerkezet megoldása kimutatta, hogy a központi kubil-kubán kötés rendkívül rövid (1,458 Angström), sokkal rövidebb, mint a tipikus CC egyes kötés (1,578 Angström). Ez annak tulajdonítható, hogy a kubán exociklusos pályái s-gazdagok és közel vannak a maghoz. A Chicagói Egyetem vegyészei kiterjesztették és módosították a szekvenciát oly módon, hogy lehetővé teszi számos [n] kubil -kubán -oligomer előállítását. Az [n] kubilkubánok merev molekuláris pálcák, amelyek különleges ígéretet adnak annak idején, hogy kivételes UV -átlátszóságú folyadékkristályokat készítenek. A kapcsolt kubanegységek számának növekedésével az [n] kubil -kubán oldhatósága csökken; ennek eredményeként csak korlátozott számú láncot (legfeljebb 40 egység) sikerült sikeresen szintetizálni oldatokban. Az [n] kubil -kubánok váza még mindig rendkívül megterhelt szénkockákból áll, ami korlátozza annak stabilitását. Ezzel szemben a Penn State Egyetem kutatói kimutatták, hogy a szilárdtest-reakcióval szintetizált polikubán 100% sp3 szén, tetraéderes szöggel (109,5 fok) kötve, és kivételes optikai tulajdonságokkal rendelkezik (magas törésmutató).
Reakciók
A cuneane előállítható kubánból fémion-katalizált σ-kötés átrendeződéssel .
