Войти
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное имя ИЮПАК Cubane | |||
| Систематическое наименование IUPAC Пентацикло [4.2.0.0.0.0] октан | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер CAS | |||
| 3D-модель (JSmol ) | |||
| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
| PubChem CID | |||
| UNII | |||
| CompTox Dashboard (EPA ) | |||
InChI
| |||
УЛЫБКИ
| |||
| Свойства | |||
| Химическая формула | C8H8 | ||
| Молярная масса | 104,15 г / моль | ||
| Плотность | г / см | ||
| Точка плавления | 133,5 ° C (272,3 ° F; 406,6 K) | ||
| Температура кипения | 161,6 ° C (322,9 ° F; 434,8 K) | ||
| Родственные соединения | |||
| Родственные углеводороды | Кунеан. Додекаэдран. Тетраэдран. Prismane. Prismane C8 | ||
| Родственные соединения | Гептанитрокубан. Октанитрокубан. Октаазакубан | ||
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
 Y (что такое ?) | |||
| Ссылки в ink | |||
Кубан (C8H8) - синтетический углеводород молекула, состоящая из восьми атомов углерода , расположенных по углам куба, с одним атомом водорода, присоединенным к каждый атом углерода. Твердое кристаллическое вещество, кубан является одним из платоновых углеводородов и членом призманов. Впервые он был синтезирован в 1964 году Филипом Итоном и Томасом Коулом. До этой работы исследователи полагали, что кубические молекулы на основе углерода будут слишком нестабильными, чтобы существовать. Кубическая форма требует, чтобы атомы углерода приняли необычно острый угол связи 90 °, который был бы сильно напряженным по сравнению с углом 109,45 ° у тетраэдрического углерода . После образования кубан является достаточно кинетически стабильным из-за отсутствия доступных путей разложения. Это простейший углеводород с октаэдрической симметрией.
Обладая высокой потенциальной энергией, но кинетической стабильностью, кубан и его производные соединения могут быть использованы для контролируемого хранения энергии. Например, октанитрокубан и гептанитрокубан были изучены как высокоэффективные взрывчатые вещества.
Эти соединения также обычно имеют очень высокую плотность для молекул углеводородов. Результирующая высокая плотность энергии означает, что большое количество энергии может храниться в сравнительно небольшом объеме пространства, что является важным соображением для приложений в области хранения топлива и транспортировки энергии.
Классический синтез 1964 года начинается с превращения 2-циклопентенона в 2-бром циклопентадиенон :
Аллильный бромирование с N-бромсукцинимидом. в четыреххлористом углероде с последующим добавлением молекулярного брома к алкену дает 2,3,4-трибромциклопентанон. Обработка этого соединения диэтиламином в диэтиловом эфире вызывает отщепление двух эквивалентов бромистого водорода с образованием диенового продукта.
Синтез кубана Eaton в 1964 годуПостроение восьмиуглеродного кубанового каркаса начинается, когда 2-бромциклопентадиенон подвергается спонтанной димеризации Дильса-Альдера, аналогичной димеризации циклопентадиена в дициклопентадиен - две молекулы 1 реагируют с образованием 2 . Для успешного выполнения последующих стадий можно использовать только эндо-изомер, и это преобладающий изомер, образующийся в этой реакции. Это наиболее вероятный продукт в результате минимизации стерических взаимодействий между бромом каждой молекулы с бромом и карбонилом другой, когда реагенты приближаются друг к другу и минимизируют подобный диполь. взаимодействия в переходном состоянии самой реакции. Обе карбонильные группы защищены как ацетали с помощью этиленгликоля и п-толуолсульфоновой кислоты в бензоле ; затем с одного ацеталя селективно снимается защита водной соляной кислотой до 3.
. На следующем этапе эндоизомер 3 (с обеими алкеновыми группами в непосредственной близости) образует каркасный изомер 4 в фотохимическом [2 + 2] циклоприсоединении. Группа бромкетона превращается в карбоновую кислоту 5с сокращенным кольцом в перегруппировке Фаворского с гидроксидом калия. Затем происходит термическое декарбоксилирование через хлорангидрид (с тионилхлоридом ) и трет-бутил перэстер 6(с трет-бутилгидропероксидом и пиридином ) до 7 ; после этого ацеталь еще раз удаляют в 8 . Вторая перегруппировка Фаворского дает 9, и, наконец, другое декарбоксилирование дает через 10 кубан (11 ).
Синтез октафенильного производного из тетрафенилциклобутадиенбромида никеля Фридманом в 1962 году предшествовал синтезу исходного соединения. Это труднорастворимое бесцветное соединение, плавящееся при 425–427 ° C. В публикации 2014 года было предсказано существование гиперкубана со структурой, подобной гиперкубу. Были синтезированы два разных изомера, а третий проанализирован компьютерно. Алкен в орто-кубене исключительно реакционноспособен благодаря своей пирамидальной геометрии. На момент синтеза это был наиболее пирамидализированный алкен, который удалось получить. Изомер метакубена еще менее стабилен, а изомер пара-кубена, вероятно, существует только как бирадикал, а не как фактическая диагональная связь.
Кубан (1,2-дегидрокубан) и 1,4-кубандиил (1,4-дегидрокубан) представляют собой чрезвычайно напряженные соединения, которые оба очень быстро подвергаются нуклеофильному присоединению, и это позволило химикам синтезировать кубилкубан. Решение структуры дифракции рентгеновских лучей показало, что центральная кубилкубановая связь чрезвычайно коротка (1,458 Ангстрем), что намного короче, чем типичная одинарная связь C-C (1,578 Ангстрем). Это объясняется тем, что экзоциклические орбитали кубана s-богаты и близки к ядру. Химики из Чикагского университета расширили и модифицировали последовательность таким образом, чтобы получить множество олигомеров [n] кубилкубана. [N] кубилкубаны представляют собой жесткие молекулярные стержни, которые особенно перспективны во время создания жидких кристаллов с исключительной УФ-прозрачностью. По мере увеличения количества связанных кубановых единиц растворимость [n] кубилкубана резко падает; в результате в растворах были успешно синтезированы только цепи ограниченной длины (до 40 звеньев). Каркас [n] кубилкубанов по-прежнему состоит из чрезвычайно напряженных углеродных кубов, что, таким образом, ограничивает его стабильность. Напротив, исследователи из Университета штата Пенсильвания показали, что поликубан, синтезированный твердотельной реакцией, состоит на 100% из sp3-углерода, связанного с тетраэдрическим углом (109,5 градусов), и демонстрирует исключительные оптические свойства (высокий показатель преломления).
Кунан может быть получен из кубана посредством перегруппировки σ-связи, катализируемой ионами металлов.
