гетерокумулен

Гетерокумулен двойных — это молекула или ион, содержащий цепь по меньшей мере из трех связей между последовательными атомами, в которой один или несколько атомов в двойной связанной цепи являются гетероатомом . Такие разновидности аналогичны кумулену , в котором цепь атомов двойной связи содержит только углерод, за исключением того, что по крайней мере один углерод заменен гетероатомом. ^{[ 1 ]} Некоторые авторы ослабляют определение, включив в него виды с цепочками только из двух двойных связей между последовательными атомами. ^{[ 2 ]} также известные как гетероаллены .

Из-за правила двойной связи гетерокумулены редко выделяются. Вместо этого они имеют тенденцию к полимеризации. Однако многие из них распространены в межзвездной среде, где они существуют в виде разбавленного газа. Большинство из более длинных очень нестабильны и реакционноспособны и поэтому существуют кратковременно или могут выжить только в разбавленном состоянии или в инертной матрице. Молекулярные облака в космосе очень разрежены и позволяют гетерокумуленам существовать достаточно долго, чтобы их можно было обнаружить. Некоторые простые гетерокумулены представляют собой обычные химические вещества или ионы. К ним относятся диоксид углерода , дисульфид углерода , диселенид углерода , цианат и тиоцианат . Некоторые определения гетерокумуленов включают соединения, которые содержат сцепленные двойные связи с более чем одним элементом, но могут иметь и другие части. К этому классу относятся кетен , диимид серы , сульфин и дициклогексилкарбодиимид . Некоторые гетерокумулены могут действовать как лиганды с различными металлами.

Реакции

Некоторые заряженные гетерокумулены могут циклизироваться , сгибаясь в кольцо и соединяя два конца цепи. Молекулы, которые могут это сделать, — это CCCB, CCCAl, CCCSi, CCCN и CCCP. ^{[ 3 ]}

Другие четырехатомные гетерокумулены включают CCBO, монооксид триуглерода (CCCO) и CCCS.

Четырехатомные гетерокумулены в циклическом состоянии могут иметь две формы. В кайтовой (или ромбической) форме треугольник углерода имеет два атома, связанных с гетероатомом. В веерной форме гетероатом связан с тремя атомами углерода, расположенными веерообразно. CCCSi имеет линейные, ромбические или веерные изомеры. Ромбическая форма известна в космосе вблизи углеродной звезды IRC+10216 .

CCCCO превращается в трехчленное кольцо. ^{[ 3 ]} CCCCN подвергается превращению изонитрила . ^{[ 3 ]}

Молекулы

Другие известные пятиатомные гетерокумулены включают CCCCC, CCCCB, CCOCC, CCCCSi, CNCCO, HCCCO, HCCCS и NCCCN. CCCCSi известен как линейная молекула в космосе.

CCCCBO превращается в кольцо из шести человек. Другие шестиатомные гетерокумулены включают OCCCCN и HCNCNH.

Семиатомные гетерокумулены включают NCCCCCN, HCCBCCH.

Известным девятиатомным гетерокумуленом является HCCCCCCCH.

Тиокумулены имеют атом серы. К ним относятся моносульфид диуглерода CCS и моносульфид триуглерода CCCS, оба известные из молекулярных облаков . ^{[ 4 ]} Цепочки SC _n S могут быть изготовлены методом лазерной абляции с n до 27. ^{[ 5 ]}

Таблица молекул

В этой таблице перечислены молекулы гетерокумулена. Предполагается, что гетерокумулены прямые, но некоторые комбинации элементов приводят к изогнутым или циклическим молекулам.

гетероатом	1 углерод	2 углерода	3 углерода	4 углерода	5 углерода	6 углерода	7 углерода	8 углерода	9 углерода
	один вид гетероатома
Б		ЦКБ		CCCCC, CCCCB
Н		НККН 200	CCCN ^{[ 6 ]} NCCN	CCCCN NCCCCN	NCCCCCN C ₅ Н ^{[ 6 ]}
ТО	ПУСТОЙ	коммерческий директор ^{[ 7 ]}	CCCO OCCCO >CCCO	С ₄ О ^{[ 7 ]} С ₄ О ₂	ОС ₅ О	С ₆ О ^{[ 7 ]}		С ₈ О ^{[ 7 ]}
И		CCSI	Кольцо CCCSi	CCCCSi ^{[ 6 ]}		С ₆ Си ^{[ 6 ]}
П		КПК
С	СКС	CCS SCCS	CCCS SCCCS	С ₄ С ^{[ 8 ]} SCCCCS ^{[ 8 ]}	С ₅ С ^{[ 8 ]} СК ₅ С ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}	С ₆ С ^{[ 10 ]}	СК ₇ С ^{[ 10 ]}		СК ₉ С ^{[ 10 ]}
кл.		300	CCCl погнут
Се	КСЕ ₂		SeCCCSe ^{[ 11 ]}
И			ИК ₃^–^{[ 12 ]}
Пт			ПтК ₃^{[ 12 ]}
В			AuC ₃⁺^{[ 12 ]}

Два разных гетероатома

атом 1	ЧАС	Н	ТО	С
Н	HCN HCCCN HC _n N n=5,7,9,11 HCNCC ^{[ 6 ]} HCCNC ^{[ 6 ]}		-OCN -NCO	-SNC -NCS
С	HC _2-8 S (HCS изогнутый) ^{[ 13 ]}	NCS (NCCS изогнутый) NC _3-7 S ^{[ 13 ]}	ОКС
Се		-SeCN

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Гетерокумулены ». дои : 10.1351/goldbook.H02797
^ Кумар, Акшай; Самуэльсон, Ашока Г. (январь 2011 г.). «Метатезис диоксида углерода и фенилизоцианата, катализируемый алкоксидами металлов группы (IV): экспериментальное и вычислительное исследование» (PDF) . Журнал химических наук . 123 (1): 29–36. дои : 10.1007/s12039-011-0069-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Ван, Тяньфан; Боуи, Джон Х. (ноябрь 2011 г.). «Исследование реакций циклизации линейных кумуленов и гетерокумуленов с использованием процедуры нейтрализации-реионизации и/или расчетов ab initio». Обзоры масс-спектрометрии . 30 (6): 1225–1241. Бибкод : 2011MSRv...30.1225W . дои : 10.1002/mas.20328 . ПМИД 21400561 .
^ Ямамото, Сатоши; Сайто, Сюдзи; Кавагути, Кентаро; Кайфу, Норио; Сузуки, Хироко (июнь 1987 г.). «Лабораторное обнаружение новой молекулы углеродной цепи C3S и ее астрономическая идентификация». Астрофизический журнал . 317 : Л119. Бибкод : 1987ApJ...317L.119Y . дои : 10.1086/184924 .
^ Бурнин, Андрей; БелБруно, Джозеф Дж. (ноябрь 2003 г.). «Производство линейной цепи SCnS методом прямой лазерной абляции». Журнал физической химии А. 107 (45): 9547–9553. Бибкод : 2003JPCA..107.9547B . дои : 10.1021/jp0304071 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Бочвина, Питер (2003). «Спектроскопические свойства межзвездных молекул: теория и эксперимент». Физическая химия Химическая физика . 5 (16): 3337. Бибкод : 2003PCCP....5.3337B . дои : 10.1039/b303753n .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Осима, Ясухиро; Эндо, Ясуки; Огата, Терухико (22 января 1995 г.). «Микроволновая спектроскопия с Фурье-преобразованием триплетных монооксидов углерода, C2O, C4O, C6O и C8O». Журнал химической физики . 102 (4): 1493–1500. Бибкод : 1995JChPh.102.1493O . дои : 10.1063/1.468881 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Щепанский, Ян; Ходисс, Роберт; Фуллер, Джейсон; Вала, Мартин (апрель 1999 г.). «Инфракрасная абсорбционная спектроскопия малых кластеров углерода и серы, изолированных в твердом аргоне». Журнал физической химии А. 103 (16): 2975–2981. Бибкод : 1999JPCA..103.2975S . дои : 10.1021/jp984700q .
^ Торвирт, С.; Саломон, Т.; Фангханель, С.; Козубал-младший; Дудек, Дж. Б. (сентябрь 2017 г.). «Инфракрасные отпечатки углеродно-серных кластеров высокого разрешения: полоса ν1 C ₅ S». Письма по химической физике . 684 : 262–266. Бибкод : 2017CPL...684..262T . дои : 10.1016/j.cplett.2017.06.032 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Ван, Хайян; Щепанский, Ян; Кук, Эндрю; Брюкат, Филип; Вала, Мартин (2005). «Колебательные спектры поглощения линейных углерод-серных кластеров CnS (n = 2, 6) и CnS2 (n = 7, 9, 11, 13, 15). Международный журнал квантовой химии . 102 (5): 806–819. Бибкод : 2005IJQC..102..806W . дои : 10.1002/qua.20383 .
^ Пу, Лян; Чжао, Сяо; Чжан, Чжун; Кинг, Р. Брюс (май 2017 г.). «Более тяжелые субхалькогениды углерода как источники C3 для кумуленов с вольфрамовыми группами: теоретическое исследование». Неорганическая химия . 56 (10): 5567–5576. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02958 . ПМИД 28459557 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Лю, Сюэган; Ли, Банда; Лю, Жилин; Ян, Вэньшао; Фань, Хунцзюнь; Цзян, Лин; Се, Хуа (23 декабря 2021 г.). «Изоэлектронные кластеры IrC 3 – , PtC 3 и AuC 3 +, обладающие структурным и связующим сходством с OC 3» . Журнал физической химии . 13 (1): 12–17. doi : 10.1021/acs.jpclett.1c03754 . ISSN 1948-7185 . ПМИД 34941270 . S2CID 245444740 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Маккарти, MC; Кукси, Алабама; Мохамед, С.; Гордон, В.Д.; Таддеус, П. (февраль 2003 г.). «Вращательные спектры азотно-серных углеродных цепей NCnS, n = 1–7» (PDF) . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 144 (2): 287–297. Бибкод : 2003ApJS..144..287M . дои : 10.1086/344727 . hdl : 2152/26169 . S2CID 122233232 .

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Гетерокумулены ». дои : 10.1351/goldbook.H02797

[2] Кумар, Акшай; Самуэльсон, Ашока Г. (январь 2011 г.). «Метатезис диоксида углерода и фенилизоцианата, катализируемый алкоксидами металлов группы (IV): экспериментальное и вычислительное исследование» (PDF) . Журнал химических наук . 123 (1): 29–36. дои : 10.1007/s12039-011-0069-4 .

[wang-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Ван, Тяньфан; Боуи, Джон Х. (ноябрь 2011 г.). «Исследование реакций циклизации линейных кумуленов и гетерокумуленов с использованием процедуры нейтрализации-реионизации и/или расчетов ab initio». Обзоры масс-спектрометрии . 30 (6): 1225–1241. Бибкод : 2011MSRv...30.1225W . дои : 10.1002/mas.20328 . ПМИД 21400561 .

[4] Ямамото, Сатоши; Сайто, Сюдзи; Кавагути, Кентаро; Кайфу, Норио; Сузуки, Хироко (июнь 1987 г.). «Лабораторное обнаружение новой молекулы углеродной цепи C3S и ее астрономическая идентификация». Астрофизический журнал . 317 : Л119. Бибкод : 1987ApJ...317L.119Y . дои : 10.1086/184924 .

[5] Бурнин, Андрей; БелБруно, Джозеф Дж. (ноябрь 2003 г.). «Производство линейной цепи SCnS методом прямой лазерной абляции». Журнал физической химии А. 107 (45): 9547–9553. Бибкод : 2003JPCA..107.9547B . дои : 10.1021/jp0304071 .

[bot-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Бочвина, Питер (2003). «Спектроскопические свойства межзвездных молекул: теория и эксперимент». Физическая химия Химическая физика . 5 (16): 3337. Бибкод : 2003PCCP....5.3337B . дои : 10.1039/b303753n .

[OY-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Осима, Ясухиро; Эндо, Ясуки; Огата, Терухико (22 января 1995 г.). «Микроволновая спектроскопия с Фурье-преобразованием триплетных монооксидов углерода, C2O, C4O, C6O и C8O». Журнал химической физики . 102 (4): 1493–1500. Бибкод : 1995JChPh.102.1493O . дои : 10.1063/1.468881 .

[szcz-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Щепанский, Ян; Ходисс, Роберт; Фуллер, Джейсон; Вала, Мартин (апрель 1999 г.). «Инфракрасная абсорбционная спектроскопия малых кластеров углерода и серы, изолированных в твердом аргоне». Журнал физической химии А. 103 (16): 2975–2981. Бибкод : 1999JPCA..103.2975S . дои : 10.1021/jp984700q .

[9] Торвирт, С.; Саломон, Т.; Фангханель, С.; Козубал-младший; Дудек, Дж. Б. (сентябрь 2017 г.). «Инфракрасные отпечатки углеродно-серных кластеров высокого разрешения: полоса ν1 C ₅ S». Письма по химической физике . 684 : 262–266. Бибкод : 2017CPL...684..262T . дои : 10.1016/j.cplett.2017.06.032 .

[wang2-10] Перейти обратно: ^а ^б ^с Ван, Хайян; Щепанский, Ян; Кук, Эндрю; Брюкат, Филип; Вала, Мартин (2005). «Колебательные спектры поглощения линейных углерод-серных кластеров CnS (n = 2, 6) и CnS2 (n = 7, 9, 11, 13, 15). Международный журнал квантовой химии . 102 (5): 806–819. Бибкод : 2005IJQC..102..806W . дои : 10.1002/qua.20383 .

[11] Пу, Лян; Чжао, Сяо; Чжан, Чжун; Кинг, Р. Брюс (май 2017 г.). «Более тяжелые субхалькогениды углерода как источники C3 для кумуленов с вольфрамовыми группами: теоретическое исследование». Неорганическая химия . 56 (10): 5567–5576. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02958 . ПМИД 28459557 .

[:0-12] Перейти обратно: ^а ^б ^с Лю, Сюэган; Ли, Банда; Лю, Жилин; Ян, Вэньшао; Фань, Хунцзюнь; Цзян, Лин; Се, Хуа (23 декабря 2021 г.). «Изоэлектронные кластеры IrC 3 – , PtC 3 и AuC 3 +, обладающие структурным и связующим сходством с OC 3» . Журнал физической химии . 13 (1): 12–17. doi : 10.1021/acs.jpclett.1c03754 . ISSN 1948-7185 . ПМИД 34941270 . S2CID 245444740 .

[mcc-13] Перейти обратно: ^а ^б Маккарти, MC; Кукси, Алабама; Мохамед, С.; Гордон, В.Д.; Таддеус, П. (февраль 2003 г.). «Вращательные спектры азотно-серных углеродных цепей NCnS, n = 1–7» (PDF) . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 144 (2): 287–297. Бибкод : 2003ApJS..144..287M . дои : 10.1086/344727 . hdl : 2152/26169 . S2CID 122233232 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]