立方烷查看源代码讨论查看历史
| 立方烷 |
 |
立方烷是一种有机化合物，为人工合成的烷烃，又称为五环辛烷，分子式为C8H8。从甲醇中结晶并在大气压下于室温以上升华可得菱形晶体。对热不稳定，200℃可分解。结构特点为八个碳原子对称地排列在立方体的八个角上。互以单键相连，是一种笼形结构，张力很高的五缩环体系。八个碳原子对称的排列在立方体的八个角上。此烷烃属于柏拉图烃的一种。C原子以sp3杂化轨道成键，分子为非极性分子。在催化剂作用下，容易发生异构化。可以溴代环戊烯酮的二聚体经一系列复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析出；也可通过光化学反应合成；还可由环丁二烯与2,5-二溴对苯醌进行[2+4]环加成，产物接着在光作用下发生[2+2]环加成，继之用氢氧化钾处理得到立方烷-1,3-二羧酸，该二元酸按游离基方法脱羧即得立方烷。用于化学研究工作。 立方烷于1964年由芝加哥大学的Dr. Philip Eaton与Thomas W. Cole首先合成。在他们合成出立方烷之前，人们曾一度认为其不可合成，因为碳碳键的键角均为90度，张力过大而不稳定。不过当此物质被合成出以后，人们发现它在动力学上很稳定。立方烷生成热、密度等均很大，因而备受瞩目。[1]
简介
1.化学名:五环辛烷 学名：五环[4,2,O,O2.5,O3,8,O4,7]辛烷 2.英文名：cubane (pentacyclo[4.2.0.02,5.03,8.04,7]octane) 3.分子式：C8H8 4.分子量：104.15； 5.熔点130~131℃ 6.性状及结构:无色晶体。它的八个碳原子位于立方体的顶点，互以单键相连，是一种笼形结构，张力很高的五缩环体系。八个碳原子对称的排列在立方体的八个角上。 C原子以sp3杂化轨道成键，分子为非极性分子。 在催化剂作用下，容易发生异构化。 7.稳定性：对热不稳定，200℃可分解。 8.制法：可以溴代环戊烯酮的二聚体经一系列复杂反应，最后从甲醇溶液中结晶析出；也可通过光化学反应合成；也可由环丁二烯与2,5-二溴对苯醌合成。
结构
立方烷分子结构为立方体型，8个顶角处各有一个碳原子，另各有一个氢原子与之相连。碳原子采用变形的sp3杂化，C-C键键长155.1pm，大于一般的碳碳单键。
合成路线
1964年的立方烷有机合成比较经典，其起始原料是2-环戊烯酮（即第一部分中的化合物1.1）： 第一部分：合成立方烷的前体2-溴代环戊二烯酮 在溶剂四氯化碳中，N-溴代丁二酰亚胺上的溴原子取代了2-环戊烯酮烯丙位上的氢，生成化合物1.2，然后在正戊烷-二氯甲烷混合溶剂中将其进一步溴化得到三溴代物1.3，后者再在乙醚中被二甲胺消除两分子溴化氢便可得到2-溴代环戊二烯酮1.4。 第二部分：合成立方烷 在第二部分中，化合物2.1首先自发地二聚为2.2，这是一个迪尔斯-阿尔德反应，与环戊二烯二聚为双环戊二烯较为相似。因为每个溴原子都需要与另一溴原子以及羰基保持最小的位阻，另外生成内型产物的过渡态中有次级轨道作用，所以这步反应只生成内型产物，这是后续步骤成功的前提。接着在溶剂苯中，用对甲苯磺酸催化，以乙二醇保护两个羰基，使其成为缩酮。其中一个被保护的羰基在盐酸水溶液的作用下会被选择性去保护，而得到2.3。 在下一步中，内型产物2.3（两个碳碳双键较为接近）通过光化学[2+2]环加成反应形成了笼状化合物2.4。在氢氧化钾的作用下，α-溴代酮通过法沃斯基重排而缩环，转变为羧酸2.5。随后，在氯化亚砜的作用下将羧基转为酰氯，后者与过氧化叔丁醇反应，在吡啶中生成了叔丁基过氧酯2.6。将2.6加热后可进行脱羧反应变为2.7。同样地，将另一个羰基去保护，得到2.8，然后以相同的手法通过法沃斯基重排得到2.9，再脱羧得到2.10与2.11，最后在甲醇溶液中析出结晶而得到产品。
反应
立方烷可以通过金属离子催化的σ迁移反应转变为楔形烷。