cubano - Cubane
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| nomi | |||
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Nome IUPAC preferito
cubano |
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Nome IUPAC sistematico
Pentaciclo[4.2.0.0 2,5 .0 3,8 .0 4,7 ]ottano |
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| Identificatori | |||
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Modello 3D ( JSmol )
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| CheBI | |||
| ChemSpider | |||
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PubChem CID
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| UNII | |||
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Cruscotto CompTox ( EPA )
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| Proprietà | |||
| DO 8 H 8 | |||
| Massa molare | 104,15 g/mol | ||
| Densità | 1,29 g/cm 3 | ||
| Punto di fusione | 133,5 ° C (272,3 ° F; 406,6 K) | ||
| Punto di ebollizione | 161,6 °C (322,9 °F; 434,8 K) | ||
| Composti correlati | |||
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Idrocarburi correlati
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Cuneano Dodecaedro Tetraedrano Prismane Prismane C8 |
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Composti correlati
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Eptanitrocubano Ottanitrocubano Ottaazacubano |
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Salvo indicazione contraria, i dati sono forniti per i materiali nel loro stato standard (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 verificare ( che cos'è ?)
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| Riferimenti alla casella informativa | |||
Il cubano (C 8 H 8 ) è una molecola di idrocarburo sintetico che consiste di otto atomi di carbonio disposti agli angoli di un cubo , con un atomo di idrogeno attaccato a ciascun atomo di carbonio. Sostanza solida cristallina , il cubano è uno degli idrocarburi platonici e un membro dei prismani . E fu sintetizzato nel 1964 da Philip Eaton e Thomas Cole. Prima di questo lavoro, i ricercatori credevano che le molecole cubiche a base di carbonio sarebbero state troppo instabili per esistere. La forma cubica richiede che gli atomi di carbonio adottino un angolo di legame di 90° insolitamente acuto, che sarebbe altamente sollecitato rispetto all'angolo di 109,45° di un carbonio tetraedrico . Una volta formato, il cubano è abbastanza cineticamente stabile , a causa della mancanza di percorsi di decomposizione prontamente disponibili. È l'idrocarburo più semplice con simmetria ottaedrica .
Avere un'elevata energia potenziale ma stabilità cinetica rende il cubano e i suoi composti derivati utili per l'immagazzinamento controllato dell'energia. Ad esempio, l' ottanitrocubano e l' eptanitrocubano sono stati studiati come esplosivi ad alte prestazioni.
Questi composti hanno anche in genere una densità molto elevata per le molecole di idrocarburi. L'elevata densità di energia risultante significa che una grande quantità di energia può essere immagazzinata in una quantità di spazio relativamente piccola, una considerazione importante per le applicazioni nello stoccaggio di carburante e nel trasporto di energia.
Sintesi
La sintesi classica del 1964 inizia con la conversione del 2-ciclopentenone in 2-bromo ciclopentadienone :
La bromurazione allilica con N- bromosuccinimide in tetracloruro di carbonio seguita dall'aggiunta di bromo molecolare all'alchene dà un 2,3,4-tribromociclopentanone. Il trattamento di questo composto con dietilamina in etere etilico provoca l' eliminazione di due equivalenti di acido bromidrico per dare il prodotto diene.
La costruzione della struttura a otto atomi di carbonio cubano inizia quando il 2-bromociclopentadienone subisce una dimerizzazione spontanea di Diels-Alder . Uno chetale della endo isomero viene successivamente deprotetto selettivamente con acquosa di acido cloridrico al 3 .
Nella fase successiva, l' endo isomero 3 (con entrambi alcheni gruppi in prossimità) forma la gabbia isomero 4 in fotochimico [2 + 2] cicloaddizione . Il gruppo bromochetone viene convertito in acido carbossilico 5 contratto ad anello in un riarrangiamento di Favorskii con idrossido di potassio . Successivamente avviene la decarbossilazione termica attraverso il cloruro acido (con cloruro di tionile ) e il terz- butil perestere 6 (con tert- butil idroperossido e piridina ) a 7 ; in seguito, l'acetale viene nuovamente rimosso in 8 . Un secondo riarrangiamento Favorskii dà 9 , e infine un'altra decarbossilazione dà, via 10 , cubano ( 11 ).
Una sintesi di laboratorio più accessibile del cubano disostituito comporta la bromurazione dell'etilene chetale del ciclopentanone per dare il derivato del tribromociclopentanone. I passaggi successivi riguardano la deidrobromurazione, la dimerizzazione di Diels-Alder, ecc.
Derivati
La sintesi del derivato ottafenile dal bromuro di nichel tetrafenilciclobutadiene da Freedman nel 1962 precede quella del composto progenitore. È un composto incolore poco solubile che fonde a 425-427 ° C. In una pubblicazione del 2014 si prevedeva che esistesse un ipercubano , con una struttura simile a un ipercubo . Sono stati sintetizzati due diversi isomeri del cubene e un terzo analizzato computazionalmente . L'alchene in orto- cubene è eccezionalmente reattivo grazie alla sua geometria piramidale . Al momento della sua sintesi, questo era l'alchene più piramidalizzato che fosse stato prodotto con successo. L' isomero meta- cubene è ancora meno stabile, e l' isomero para- cubene probabilmente esiste solo come legame diradicale piuttosto che come legame diagonale effettivo.
Cubilcubani e Oligocubani
Il cubene (1,2-deidrocubano) e l'1,4-cubandiile (1,4-deidrocubano) sono composti enormemente tesi che subiscono entrambi un'addizione nucleofila molto rapidamente, e questo ha permesso ai chimici di sintetizzare il cubilcubano. La soluzione della struttura di diffrazione dei raggi X ha mostrato che il legame cubilcubano centrale è estremamente corto (1.458 Angstrom), molto più corto del tipico legame singolo CC (1.578 Angstrom). Ciò è attribuito al fatto che gli orbitali esociclici del cubano sono ricchi di s e vicini al nucleo. I chimici dell'Università di Chicago hanno esteso e modificato la sequenza in modo da consentire la preparazione di una serie di oligomeri di [n]cubilcubano. I [n]cubilcubani sono aste molecolari rigide con la particolare promessa al momento di realizzare cristalli liquidi con un'eccezionale trasparenza ai raggi UV. All'aumentare del numero di unità cubane collegate, la solubilità di [n]cubilcubano diminuisce; di conseguenza, solo una catena di lunghezza limitata (fino a 40 unità) è stata sintetizzata con successo in soluzioni. Lo scheletro di [n]cubilcubanes è ancora composto da cubi di carbonio enormemente deformati, che ne limitano quindi la stabilità. Al contrario, i ricercatori della Penn State University hanno dimostrato che il policubano sintetizzato mediante reazione allo stato solido è carbonio sp3 al 100% legato con un angolo tetraedrico (109,5 gradi) e presenta proprietà ottiche eccezionali (alto indice di rifrazione).
reazioni
Il cuneano può essere prodotto dal cubano mediante un riarrangiamento del legame σ catalizzato da ioni metallici .
