Спиропентан
Спиропента́н (спиро[2.2]пентан) — углеводород с химической формулой C5H8, содержащий в своей структуре два спиросочлененных (соединенных через один общий атом углерода) циклопропановых фрагмента. Спиропентан является простейшим алициклическим соединением спиранового ряда.[2][3][4][5]
После открытия спиропентана в 1887 году прошло несколько лет, прежде чем была определена структура молекулы.[6][7][8]
Согласно правилам номенклатуры ИЮПАК для спиросоединений,[9][10] систематическое название спиропентана — спиро[2.2]пентан. Однако у спиропентана не может быть других структурных изомеров, поэтому название, как правило, указывается без скобок и цифр.
Общие сведения
| Спиропентан | |
|---|---|
| Общие | |
| Хим. формула | C5H8 |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | −134,6[1] |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 157-40-4 |
| 3D model (JSmol) | Интерактивная схема |
| PubChem | 9088 |
| CompTox Dashboard EPA | DTXSID10166181 |
| SMILES | |
| InChI | |
| ChemSpider | 8734 |
История открытия
После того, как Гавриил Густавсон получил циклопропан путем взаимодействия 1,3-дибромпропана с измельченным цинком,
он провел аналогичную реакцию с 2,2-ди(бромметил)-1,3-дибромпропаном, который может быть получен реакцией пентаэритрита с бромоводородной кислотой. В результате реакции элиминирования было получено соединение состава C5H8, для которого изначально была предложена структура метиленциклобутана (винилтриметилена). [11] В 1907 году Фехт высказал предположение о том, что полученный в ходе этой реакции углеводород содержит два трехчленных цикла, соединенных через один общий атом углерода,[12] и, таким образом, отосится к классу спиросоединений, ранее описанных в работе фон Байера.[13] Правильность этого предположения была далее подтверждена Зелинским, который получил спиропентан встречным синтезом из 1,1-ди(бромметил)циклопропана:[14]
Спиропентан трудно отделить от побочных продуктов реакции (2-метил-1-бутена, 1,1-диметилциклопропана, метиленциклобутана), поэтому первые попытки его получения приводили к получению смесей продуктов. Позднее чистый спиропентан был выделен методом перегонки.[15]
Физические свойства
Структурный анализ с помощью дифракции электронов показал в спиропентане различие длины C—C-связей: связи с четвертичным («спиро») атомом углерода короче (146,9 пм), чем между метиленовыми группами (CH2–CH2, 151,9 пм).
Углы C–C–C при спироатоме C составляют 62,2°, что больше, чем в циклопропане.[16]
Химические свойства
При нагревании молекул спиропентана, меченных атомами дейтерия, наблюдается реакция топомеризации или «стереомутации», аналогичная реакции циклопропана: цис-1,2-дидейтериоспиропентан находится в равновесии транс-1,2-дидейтериоспиропентаном.[17]
Густавсон в 1896 году сообщил, что нагрев спиропентана до 200 °C приводит к его превращению в другие углеводороды. Термолиз спиропентана в газовой фазе от 360 до 410°C ведет к его перегруппировке с расширеним цикла в структурный изомер - метиленциклобутан; побочно происходит образование продуктов фрагментации - этена и пропадиена.[18] Предположительно, в процессе перегруппировки в метиленциклобутан более длинная и более слабая связь между метиленовыми фрагментами спиропентана разрывается первой, образуя бирадикальный интермедиат.[17]
Примечания