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Propellaan
Drei Propellane, von links nach rechts: [1.1.1]Propellan, [2.2.2]Propellan und 1,3-Dehydroadamantan, ein Derivat von [1.3.3]Propellan

Propellanen sind eine Gruppe von trizyklischüberbrücktKohlenwasserstoffe. Die drei Ringe sind um einen gemeinsamen Kohlenstoff-KohlenstoffBindung. Die Form des Moleküls ähnelt somit der von a Propeller, mit der gemeinsamen C-C-Bindung als Achse und den drei Ringen als Propellerblättern. Propellane sind eine Klasse von Cycloalkane.

Nomenklatur

In der wissenschaftlichen Literatur wird die gemeinsame Bindung zwischen den drei Ringen als Brücke genannt und die beiden gemeinsamen Kohlenstoffatome de Brückenköpfe. Die verbleibende Anzahl an Kohlenstoffatomen in den Ringen, d. h. ohne Brückenköpfe, wird durch die Notation [x.y.z]Propellan. Die chemische Formel von [x.y.z]Propellan ist daher Cx y z 2huh2(x y z). Die Reihenfolge von X, ja und z ist nicht wichtig; [1.3.2]Propellan ist die gleiche Verbindung wie [1.2.3]Propellan. Es ist üblich, die drei Zahlen in absteigender Reihenfolge zu schreiben.

Das einfachste Propellan ist [1.1.1]Propellan, das aus drei Ringen mit drei Kohlenstoffatomen mit insgesamt fünf Kohlenstoffatomen besteht. Das IUPAC-Name von [1.1.1]Propellan ist Tricyclo[1.1.1.0]pentan.

Klingelspannung

Bei den kleinen Ringpropellanen wie [1.1.1]Propellan oder [2.2.2]Propellan stehen die Brückenköpfe unter großer Spannung, da der Winkel zu ihren Nachbaratomen im Vergleich zum Normalwinkel von 109.5° bei a . ungewöhnlich klein ist tetraedrische Geometrie. In [1.1.1]Propellan sind diese Winkel beispielsweise nur 60°, da in Cyclopropan. Außerdem liegen die vier Bindungen dieser Kohlenstoffatome auf derselben Seite einer Ebene; dies ist eine invertierte Geometrie zur normalen Anordnung.

Dadurch haben diese Verbindungen einen sehr hohen Ringdehnung und sind instabil und ungewöhnlich reaktiv. Die zentrale C-C-Achse kann leicht, manchmal sogar spontan, brechen und eine bicyclische oder monocyclische Verbindung bilden. [2.2.1]Propellan zum Beispiel ist nur in festem . stabil Argon bei 45K; es zersetzt sich bei höheren Temperaturen und kann nicht als Reinstoff isoliert werden.[1] Überraschenderweise erweist sich [1.1.1]Propellan als relativ stabile Substanz.

Propellane mit größeren Ringen haben eine geringere Ringspannung und sind stabiler.

Die Reifenspannung einiger kleiner Propeller beträgt:[1]

  • [1.1.1]: 427 kJ/mol
  • [2.1.1]: 435 kJ/mol
  • [2.2.2]: 389 kJ/mol
  • [3.2.1]: 280 kJ/mol
  • [3.2.2]: 271 kJ/mol
  • [3.3.3]: 142 kJ/mol

Im Vergleich dazu hat Cyclopropan eine Ringspannung von 112 kJ/mol.

Polymerisation

Das Polymerisation von [1.1.1]Propellan zu [n]Staffan, mit Benzoylperoxid und Methylformiat wenn Initiator, ergibt eine Mischung aus Oligomere.

Propeller mit kleinen Ringen können leicht polymerisieren, indem sie die gemeinsame C-C-Brücke bricht. Dadurch entsteht ein Radikale mit zwei aktiven Zentren. Diese Radikale können sich miteinander verbinden, um ein Kettenmolekül zu bilden. Die Polymerisation von [1.1.1]Propellan ergibt eine Kette aufeinanderfolgender Bicyclo[1.1.1]pentanringe oder BCP-Ringe. Das nennt man [nein]staffaan, mit nein die Anzahl der BCP-Ringe. Aufgrund der käfigförmigen BCP-Ringe handelt es sich um starre, stäbchenförmige Moleküle. Sie sind im Nanotechnologie als mögliche Bausteine ​​für größere Nanostrukturen untersucht, indem sie als Konstruktionsbalken zusammen zu binden.[2]