Spiropentan

Spiropentan ( spiro[2.2]pentan ) je uhlovodík s chemickým vzorcem C 5 H 8 obsahující ve své struktuře dva spiro-kondenzované (spojené přes jeden atom uhlíku) cyklopropanové fragmenty. Spiropentan je nejjednodušší alicyklická sloučenina řady spiranů [2] [3] [4] [5] .

Po objevu spiropentanu v roce 1887 uplynulo několik let, než byla určena struktura molekuly [6] [7] [8] .

Podle nomenklaturních pravidel IUPAC pro spirosloučeniny [9] [10] je systematický název spiropentanu spiro[2.2]pentan. Nicméně, spiropentan nemůže mít jiné strukturní izomery , takže název je obvykle uveden bez závorek nebo čísel.

Historie objevů

Poté , co Gustavson Gavriil získal cyklopropan reakcí 1,3-dibrompropanu s práškovým kovovým zinkem :

zkusil stejnou reakci s 2,2-bis(brommethyl)-1,3-dibrompropanem. Výchozí materiál lze získat reakcí pentaerythritolu s kyselinou bromovodíkovou . V důsledku toho byla získána molekula se vzorcem C 5 H 8. V původní publikaci se nazývala vinyltrimethylen [11] . V roce 1907 Vecht navrhl, že to musí být spiropentan, strukturní izomer vinylcyklopropanu [12] . Další důkaz o struktuře uhlovodíku pochází ze skutečnosti, že jej lze získat také z 1,1-bis(brommethyl)cyklopropanu [13] :

Spiropentan se obtížně odděluje od vedlejších produktů reakce a první reakce vedly ke směsím produktů. Spiropentan lze oddělit od vedlejších produktů (2-methyl-1-buten, 1,1-dimethylcyklopropan, methylencyklobutan) destilací [14] .

Fyzikální vlastnosti

Strukturní analýza pomocí elektronové difrakce ukázala rozdíl v délce C-C vazeb ve spiropentanu: vazby s kvartérním ("spiro") atomem uhlíku jsou kratší (146,9 pm) než mezi methylenovými skupinami (CH2 - CH2 , 151,9 pm).

Úhly C–C–C na atomu spiro C jsou 62,2°, což je větší než u cyklopropanu [15] .

Chemické vlastnosti

Při zahřívání molekul spiropentanu značených atomy deuteria je pozorována topomerizační nebo „stereomutační“ reakce, podobná reakci cyklopropanu: cis -1,2-dideuteriospiropentan je v rovnováze s trans -1,2-dideuteriospiropentanem [16] .

Gustavson v roce 1896 uvedl, že zahřátí spiropentanu na 200 °C vede k přeměně na jiné uhlovodíky. Termolýza v plynné fázi od 360 do 410 °C vede k expanzi kruhu na strukturní izomer methylencyklobutan, spolu s produkty fragmentace ethenu a propadienu [17] . Pravděpodobně se nejprve přeruší delší a slabší vazba a vznikne biradikálový meziprodukt [16] .

Poznámky

1. ↑ SPIROPENTANE  (anglicky) - 2007.
2. ↑ Donohue, Jerry (1945). „Struktura spiropentanu“. Journal of the American Chemical Society . 67 (2): 332-335. DOI : 10.1021/ja01218a056 . ISSN  0002-7863 .
3. ↑ Murray, MJ (1944). "SPIROPENTAN". Journal of the American Chemical Society . 66 (2): 314. doi : 10.1021/ ja01230a515 . ISSN 0002-7863 . 
4. ↑ Murray, MJ (1944). „Debromace pentaerythritylbromidu zinkem. Izolace spiropentanu1“. Journal of the American Chemical Society . 66 (5): 812-816. DOI : 10.1021/ja01233a047 . ISSN  0002-7863 .
5. ↑ Cena, JE (2011). „Infračervená spektra spiropentanu s vysokým rozlišením, C5H8“. Journal of Molecular Spectroscopy . 269 ​​(1): 129-136. DOI : 10.1016/j.jms.2011.05.011 . ISSN  0022-2852 .
6. ↑ Philipow, O. (1916). „Die Konstitution der Kohlenwasserstoffe Gustavsons: Vinyltrimethylen und Äthylidentrimethylen“ . Journal für Praktische Chemie . 93 (1): 162-182. DOI : 10.1002/prac.19160930112 . ISSN  0021-8383 . Archivováno z originálu dne 29.06.2021 . Získáno 29. 6. 2021 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
7. ↑ Faworsky, Al. (1914). „Uber das Vinyltrimethylen und Äthyliden-trimethylen von Gustavson“ . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 47 (2): 1648-1651. DOI : 10.1002/cber.19140470250 . ISSN  0365-9496 . Archivováno z originálu dne 29.06.2021 . Získáno 29. 6. 2021 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
8. ↑ Burns, G. R. (1972). „Infračervené a Ramanova spektra spiropentanu-H8“ . Aplikovaná spektroskopie . 26 (5): 540-542. DOI : 10.1366/000370272774351778 .
9. ↑ IUPAC definice  spirosloučenin . IUPAC - Spiro sloučeniny . Získáno 13. února 2022. Archivováno z originálu dne 3. března 2016.
10. ↑ G. P. Moss. Rozšíření a revize nomenklatury pro spiro sloučeniny  //  Pure Appl. Chem. : časopis. - 1999. - Sv. 71 , č. 3 . - str. 531-558 . - ISSN 1365-3075 . Archivováno 1. května 2021.
11. ↑ Gustavson, G. (1896). Ueber Aethylidentrimethylen . Journal für Praktische Chemie . 54 (1): 104-107. DOI : 10.1002/prac.18960540106 . ISSN  0021-8383 . Archivováno z originálu dne 29.06.2021 . Získáno 29. 6. 2021 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
12. ↑ Fecht, H. (1907). Über Spirocyklan . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 40 (3): 3883-3891. DOI : 10.1002/cber.190704003194 . ISSN  0365-9496 . Archivováno z originálu dne 29.06.2021 . Získáno 29. 6. 2021 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
13. ↑ Zelinsky, N. (1913). „Über das Spirocyclan, seine Synthese und sein Verhalten bei der Reduktionskatalyse“ . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 46 (1): 160-172. DOI : 10.1002/cber.19130460128 . ISSN  0365-9496 . Archivováno z originálu dne 29.06.2021 . Získáno 29. 6. 2021 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
14. ↑ Applequist, Douglas E. (1958). Chemie spiropentanu. I. Zlepšená syntéza spiropentanu.“ The Journal of Organic Chemistry . 23 (11): 1715-1716. DOI : 10.1021/jo01105a037 . ISSN  0022-3263 .
15. ↑ G. Dallinga, R. K. van der Draai, L. H. Toneman, Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas 87, 897 (1968).
16. ↑ 1 2 J. J. Gajewski, LT Burka, Journal of the American Chemical Society 94, Nr. 25, 8857 (1972).
17. ↑ MC Flowers, HM Frey, Journal of the Chemical Society , 1961, 5550.