Бензол Дьюара
![]() Соединенные циклобутеновые кольца бензола Дьюара образуют тупой угол .
| |
![]() | |
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК
Бицикло[2.2.0]гекса-2,5-диен | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
ХимическийПаук | |
ПабХим CID
|
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
Характеристики | |
С 6 Ч 6 | |
Молярная масса | 78.1 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
|
Бензол Дьюара (также пишется как деварбензол ) или [2.2.0]гекса-2,5-диен представляет собой бициклический изомер бензола бицикло с молекулярной формулой C 6 H 6 . Соединение названо в честь Джеймса Дьюара , который включил эту структуру в список возможных структур C 6 H 6 в 1869 году. [ 1 ] Однако он не предложил ее в качестве структуры бензола, а фактически поддержал правильную структуру, ранее предложенную Августом Кекуле в 1865 году. [ 2 ]
Структура и свойства
[ редактировать ]В отличие от бензола, бензол Дьюара не является плоским, поскольку атомы углерода в местах соединения колец связаны с четырьмя атомами, а не с тремя. Эти атомы углерода имеют тенденцию к тетраэдрической геометрии , а два циклобутеновых кольца образуют угол, в котором они цис - конденсированы друг с другом. Тем не менее, это соединение обладает значительной энергией деформации и превращается в бензол с химическим периодом полураспада два дня. Это тепловое преобразование происходит относительно медленно, поскольку оно запрещено по симметрии на основании аргументов орбитальной симметрии. [ 3 ]
Синтез
[ редактировать ]Само соединение было впервые синтезировано в 1962 году как трет -бутильное производное. [ 4 ] а затем в качестве незамещенного соединения Юджином ван Тамеленом в 1963 году путем фотолиза цис - 1,2-дигидропроизводного фталевого ангидрида с последующим окислением тетраацетатом свинца . [ 5 ] [ 6 ]
«Бензол Дьюара» и бензол
[ редактировать ]
Иногда ошибочно утверждают, что Дьюар предложил свою структуру как истинную структуру бензола. Фактически Дьюар просто описал структуру как один из семи возможных изомеров. [ 1 ] и считал, что его эксперименты с бензолом подтверждают (правильную) структуру, предложенную Кекуле . [ 2 ]
После развития теории валентных связей в 1928 году бензол описывался в основном с использованием двух его основных резонансных вкладчиков, двух структур Кекуле. Три возможные структуры Дьюара считались второстепенными резонансными вкладчиками в общее описание бензола, наряду с другими классическими структурами, такими как изомеры призмана , бензвален и бензол Клауса . Присман и бензвален были синтезированы в 1970-х годах; Бензол Клауса синтезировать невозможно. [ 7 ]
Гексаметилбензол Дьюара
[ редактировать ]Гексаметилбензол Дьюара получен бициклотримеризацией диметилацетилена с хлоридом алюминия . [ 8 ] Он подвергается реакции перегруппировки с галоидоводородными кислотами соответствующую соль , к которой можно добавить с образованием металлоорганического пентаметилциклопентадиенилдихлорида родия. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] и димеры дихлорида пентаметилциклопентадиенила иридия ; [ 13 ] следовательно, его можно использовать в качестве исходного материала для синтеза некоторых пентаметилциклопентадиенильных металлорганических соединений. [ 14 ] [ 15 ] включая [Cp*Rh(CO) 2 ]. [ 16 ] Попытка аналогичной реакции с тетрахлорплатинатом калия приводит к образованию пентаметилциклопентадиенового комплекса [(η 4 -Cp*H)PtCl 2 ], что указывает на то, что металлические центры родия и иридия необходимы для стадии образования ароматического аниона. [ 12 ]
Один из алкенов можно эпоксидировать с помощью m CPBA . [ 17 ] пероксибензойная кислота , [ 18 ] или диметилдиоксиран (ДМДО). [ 19 ] При использовании надкислоты ( м- CPBA или пероксибензойной кислоты) эпоксидный продукт быстро перегруппировывается, катализируемый кислотным побочным продуктом эпоксидирования. [ 17 ]

Использование ДМДО дает эпоксид в виде стабильного продукта — побочным продуктом эпоксидирования является нейтральный ацетон . Варьируя количество ДМДО, можно образовать моно- или диэпоксид с экзо -атомами кислорода на бициклическом углеродном каркасе. [ 19 ]

В 1973 году гексаметилбензола C дикатион
6 (СН
3 ) 2+
6 , продюсерами выступили Хепке Хогевен и Питер Квант. [ 20 ] Это можно сделать, растворив гексаметилмоноэпоксид бензола Дьюара в волшебной кислоте , которая удаляет кислород в виде аниона. [ 21 ] ЯМР ранее намекал на пятиугольную пирамидальную структуру родственного катиона. [ 22 ] как и спектральные данные Хогевена и Кванта по дикатионам . [ 23 ] [ 24 ] Пирамидальная структура, имеющая вершину углеродной связи с шестью другими атомами углерода, была подтверждена рентгеноструктурным анализом соли гексафторантимоната , опубликованным в 2016 году. [ 21 ]

6 (СН
3 ) 2+
6 , рисунок Стивена Бахрача. [ 25 ]
Справа : Трехмерное изображение . перестроенной пятиугольной пирамиды дикатия, исходя из кристаллической структуры [ 21 ]
Химик-органик Стивен Бахрак обсудил это явление, отметив, что слабые связи, образующие вертикальные края пирамиды, показанные пунктирными линиями в нарисованной им структуре, имеют порядок связи Виберга около 0,54; отсюда следует, что общий порядок связи для апикального углерода составляет 5 × 0,54 + 1 = 3,7 <4, и, таким образом, этот вид не является гипервалентным , но является гиперкоординированным. [ 25 ] С точки зрения металлоорганической химии этот вид можно рассматривать как имеющий углеродный (IV) центр ( C 4+
), связанный с ароматическим η 5 – пентаметилциклопентадиенильный анион (донор шести электронов) и метил-анион (донор двух электронов), тем самым удовлетворяя правилу октетов [ 26 ] и являясь аналогом газофазного цинкорганического мономера [(η 5
–С
5 (СН
3 )
5 )Zn(CH
3 )], который имеет те же лиганды , связанные с центром цинка(II) ( Zn 2+
) и удовлетворяет правилу 18 электронов в металле. [ 27 ] [ 28 ] Таким образом, хотя и беспрецедентно, [ 21 ] и получив комментарии в журнале Chemical & Engineering News , [ 29 ] Новый учёный , [ 30 ] Новости науки , [ 31 ] и ZME Science, [ 32 ] структура соответствует обычным химическим правилам связывания. Мориц Малишевски, проводивший работу с Конрадом Зеппельтом , [ 21 ] прокомментировал, что одной из причин проведения этой работы было желание проиллюстрировать «возможность удивить химиков тем, что может быть возможным». [ 30 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Дьюар, Джеймс (1869). «Об окислении фенилового спирта и механическом устройстве, адаптированном для иллюстрации структуры ненасыщенных углеводородов» . Учеб. Р. Сок. Эдинб. 6 : 82–86. дои : 10.1017/S0370164600045387 .
- ^ Перейти обратно: а б Бейкер, Уилсон ; Рувре, Деннис Х. (1978). «Пара-Бонд или «Дьюар» Бензол?». Дж. Хим. Образование. 55 (10): 645. Бибкод : 1978ЖЧЭд..55..645Б . дои : 10.1021/ed055p645 .
- ^ Дженсен, Джеймс О. (2004). «Частоты колебаний и структурное определение бензола Дьюара» . Дж. Мол. Структур.:ТЕОХИМ . 680 (1–3): 227–236. doi : 10.1016/j.theochem.2004.03.042 .
- ^ ван Тамелен, Юджин Э .; Паппас, SP (1962). «Химия бензола Дьюара. 1,2,5-Три -т -Бутилбицикло[2.2.0]Гекса-2,5-Диен». Дж. Ам. хим. Соц. 84 (19): 3789–3791. дои : 10.1021/ja00878a054 .
- ^ Перейти обратно: а б ван Тамелен, Юджин Э .; Паппас, SP (1963). «Бицикло[2.2.0]гекса-2,5-диен». Дж. Ам. хим. Соц. 85 (20): 3297–3298. дои : 10.1021/ja00903a056 .
- ^ ван Тамелен, Юджин Э .; Паппас, СП; Кирк, КЛ (1971). «Изомеры валентной связи ароматических систем. Бицикло[2.2.0]гекса-2,5-диены (бензолы Дьюара)». Дж. Ам. хим. Соц. 93 (23): 6092–6101. дои : 10.1021/ja00752a021 .
- ^ Хоффманн, Роальд ; Хопф, Хеннинг (2008). «Изучение молекул в бедственном положении». Энджью. хим. Межд. Эд. 47 (24): 4474–4481. дои : 10.1002/anie.200705775 . ПМИД 18418829 .
- ^ Шама, Сами А.; Вамсер, Карл К. (1990). «Гексаметилбензол Дьюара» . Органические синтезы . 61 : 62. дои : 10.15227/orgsyn.061.0062 ; Сборник томов , т. 7, с. 256 .
- ^ Пакетт, Лео А .; Кроу, Грант Р. (1968). «Электрофильные добавки к гексаметилдеварбензолу». Тетраэдр Летт. 9 (17): 2139–2142. дои : 10.1016/S0040-4039(00)89761-0 .
- ^ Криджи, Рудольф ; Грюнер, Х. (1968). «Кислотно-катализируемые перегруппировки гексаметилпризмана и гексаметил-дьюара-бензола». Энджью. хим. Межд. Эд. 7 (6): 467–468. дои : 10.1002/anie.196804672 .
- ^ Херрманн, Вольфганг А.; Зибилл, Кристиан (1996). «Бис{(μ-хлор)[хлор(η-пентаметилциклопентадиенил)родий]} — {Rh(μ-Cl)Cl[η-C 5 (CH 3 ) 5 ]} 2 » . В Херрманне, Вольфганге А.; Зальцер, Альбрехт (ред.). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии - Том 1: Литература, лабораторные методы и распространенные исходные материалы . Георг Тиме Верлаг . стр. 148–149. ISBN 9783131791610 .
- ^ Перейти обратно: а б Черт возьми, Ричард Ф. (1974). «Реакции диен-триенов и тетраенов с соединениями переходных металлов» . Химия органопереходных металлов: механистический подход . Академическая пресса . стр. 116–117. ISBN 9780323154703 .
- ^ Канг, Юнг В.; Мозли, К.; Мейтлис, Питер М. (1969). «Галогениды пентаметилциклопентадиенилродия и -иридия. I. Синтез и свойства». Дж. Ам. хим. Соц. 91 (22): 5970–5977. дои : 10.1021/ja01050a008 .
- ^ Канг, JW; Мосли, К.; Мейтлис, Питер М. (1968). «Механизмы реакции гексаметилбензола Дьюара с хлоридами родия и иридия». хим. Коммун. (21): 1304–1305. дои : 10.1039/C19680001304 .
- ^ Канг, JW; Мейтлис, Питер М. (1968). «Превращение гексаметилбензола Дьюара в хлорид пентаметилциклопентадиенилродия (III)». Дж. Ам. хим. Соц. 90 (12): 3259–3261. дои : 10.1021/ja01014a063 .
- ^ Херрманн, Вольфганг А.; Зибилл, Кристиан (1996). «Дикарбонил(η-пентаметилциклопентадиенил)родий — Rh[η-C 5 (CH 3 ) 5 ](CO) 2 » . В Херрманне, Вольфганге А.; Зальцер, Альбрехт (ред.). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии - Том 1: Литература, лабораторные методы и распространенные исходные материалы . Георг Тиме Верлаг . стр. 147–148. ISBN 9783131791610 .
- ^ Перейти обратно: а б Кинг, РБ; Дуглас, В.М.; Эфрати, А. (1977). «5-Ацетил-1,2,3,4,5-пентаметилциклопентадиен» . Органические синтезы . 56 : 1. дои : 10.15227/orgsyn.056.0001 ; Сборник томов , т. 6, с. 39 .
- ^ Юнкер, Ганс Николаус; Шефер, Вольфганг; Ниденбрюк, Ганс (1967). «Реакции окисления гексаметилбицикло[2.2.0]-гекса-2,5-диеном (= гексаметилбензолом Дьюара)»]. хим. Бер. (на немецком языке). 100 (8): 2508–2514. дои : 10.1002/cber.19671000807 .
- ^ Перейти обратно: а б Асути, Амалия; Хаджиарапоглу, Лазарос П. (2000). «Региоселективное и диастереоселективное диметилдиоксирановое эпоксидирование замещенных норборненов и гексаметилбензола Дьюара». Тетраэдр Летт. 41 (4): 539–542. дои : 10.1016/S0040-4039(99)02113-9 .
- ^ Хогевен, Хепке; Квант, Питер В. (1973). «Прямое наблюдение удивительно стабильного дикатиона необычной структуры: (CCH 3 ) 6 2⊕ ". Tetrahedron Lett. 14 (19): 1665–1670. doi : 10.1016/S0040-4039(01)96023-X .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Малишевский, Мориц; Зеппельт, Конрад (2016). «Определение кристаллической структуры пентагонально-пирамидального гексаметилбензолдикатиона C 6 (CH 3 ) 6 2+ ". Angew. Chem. Int. Ed. 56 (1): 368–370. doi : 10.1002/anie.201608795 . PMID 27885766 .
- ^ Пакетт, Лео А .; Кроу, Грант Р.; Боллинджер, Дж. Мартин; Ола, Джордж А. (1968). «Протонирование гексаметилбензола Дьюара и гексаметилпризмана в сернофтористой кислоте – пентафториде сурьмы – диоксиде серы». Дж. Ам. хим. Соц. 90 (25): 7147–7149. дои : 10.1021/ja01027a060 .
- ^ Хогевен, Хепке; Квант, Питер В.; Постма, Дж.; ван Дуйнен, П.Т. (1974). «Электронные спектры пирамидальных дикатионов, (CCH 3 ) 6 2+ и (ССН) 6 2+ ". Tetrahedron Lett. 15 (49–50): 4351–4354. doi : 10.1016/S0040-4039(01)92161-6 .
- ^ Хогевен, Хепке; Квант, Питер В. (1974). «Химия и спектроскопия в сильнокислых растворах. XL. (ССН 3 ) 6 2+ , необычное наименование». J. Am. Chem. Soc. 96 (7): 2208–2214. doi : 10.1021/ja00814a034 .
- ^ Перейти обратно: а б Бахрах, Стивен М. (17 января 2017 г.). «Шестикоординационный атом углерода» . comorgchem.com . Архивировано из оригинала 19 января 2017 года . Проверено 18 января 2017 г.
- ^ Хогевен, Хепке; Квант, Питер В. (1975). «Пирамидные моно- и дикатионы. Мост между органической и металлоорганической химией». Акк. хим. Рез. 8 (12): 413–420. дои : 10.1021/ar50096a004 .
- ^ Хааланд, Арне ; Самдал, Свейн; Зейп, Рагнхильд (1978). «Молекулярная структура мономерного метил(циклопентадиенил)цинка (CH 3 )Zn(η-C 5 H 5 ), определенная методом газовой электронографии». Дж. Органомет. хим. 153 (2): 187–192. дои : 10.1016/S0022-328X(00)85041-X .
- ^ Эльшенбройх, Кристоф (2006). «Металлоорганические соединения 2 и 12 групп» . Металлоорганические соединения (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья . стр. 59–85. ISBN 9783527805143 .
- ^ Риттер, Стивен К. (19 декабря 2016 г.). «Шесть связей с углеродом: подтверждено» . хим. англ. Новости . 94 (49): 13. Архивировано из оригинала 9 января 2017 года.
- ^ Перейти обратно: а б Бойл, Ребекка (14 января 2017 г.). «Впервые замечена связь углерода с шестью другими атомами» . Новый учёный (3108). Архивировано из оригинала 16 января 2017 года . Проверено 14 января 2017 г.
- ^ Хамерс, Лорел (24 декабря 2016 г.). «Углерод может превышать предел в четыре связи» . Новости науки . 190 (13): 17. Архивировано из оригинала 3 февраля 2017 года.
- ^ Пуйу, Тиби (5 января 2017 г.). «Экзотическая молекула углерода имеет шесть связей, что превышает предел в четыре связи» . zmescience.com . ЗМЭ Наука . Архивировано из оригинала 16 января 2017 года . Проверено 14 января 2017 г.