Tetraedru

Tetraedru
Numele IUPAC
Triciclu [1.1.0.0 2,4 ] butan
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută	C 4 H 4
Aspect	lichid
numar CAS	157-39-1
PubChem	9548696
ZÂMBETE	C12C3C1C23
Informații de siguranță
Editați datele pe Wikidata · Manual

Tetraedrul este denumirea comună a hidrocarburii cu formula C ₄ H ₄ . Numele derivă din faptul că molecula are forma unui tetraedru , unul dintre solidele platonice și, prin urmare, tetraedrul este clasificat ca o hidrocarbură platonică . Unghiurile de legătură dintre atomii de carbon sunt de 60 °, considerabil mai mici decât unghiul ideal (109,5 °) necesar unei hibridizări sp ³ . C ₄ Structura tetraedric în consecință este puternic tensionată , ceea ce justifică faptul că C ₄ H ₄ molecula nu există în natură. În laborator, molecula C ₄ H ₄ nu a fost sintetizată până acum (2019), însă calculele teoretice au indicat faptul că această specie este izolabilă. ^[1] Din punct de vedere teoretic, am explorat posibilitatea sintetizării C ₄ H ₄ printr-o reacție între ciclopropen și carbon atomic ^[1] sau a stabilizării C ₄ H ₄ în interiorul unei molecule fullerene C ₆₀ . ^[2] Deși toate încercările de sintetizare a C ₄ H ₄ au eșuat până acum, au fost obținuți în schimb diferiți derivați ai tetraedrului.

Prin extensie, denumirea de tetraedru se aplică și tuturor moleculelor bazate pe structura tetraedrului, cum ar fi fosforul alb .

Tetraedrani organici

Tetra- tert- butiltetraedru

În 1978, Günther Maier a obținut un derivat stabil al tetraedrului prin înlocuirea atomilor de hidrogen cu patru grupări terț - butil . ^[3] Acești substituenți sunt foarte voluminoase și acoperă complet C ₄ nucleul tetraedric. Maier a sugerat că în acest derivat legăturile dintre atomii de carbon nu reușesc să se rupă deoarece acest lucru ar forța substituenții unul împotriva celuilalt provocând o respingere Van der Waals . Derivatul terț- butilat a fost preparat pornind de la o cicloadiție a unui alchin cu anhidridă maleică terț- butilată ^[4], care este urmată de o rearanjare cu expulzarea dioxidului de carbon pentru a ajunge la o ciclopentadienonă. Aceasta este bromurată și se adaugă o a patra grupare terț- butil. Ulterior, două reacții fotochimice de rearanjare și expulzare a CO duc la tetra- tert- butiltetraedran. La încălzirea la 130 ° C, tetra- terț- butiltetraedranul se izomerizează în tetra- terț- butil ciclobutadiena .

Sinteza tetra- tert- butiltetraedrului (1978)

Tetra (trimetilsilil) tetrahedrani

Tetra (trimetilsilil) tetrahedranul este relativ stabil

În tetra (trimetilsilil) tetrahedrane (I) cele patru C ₄ H ₄ hidrogeni sunt înlocuiți cu trimetilsilil grupe. ^[5] Acest compus este preparat pornind de la bis (trimetilsilil) acetilenă , trecând de la ciclobutadiena corespunzătoare și este mult mai stabil decât analogul terț- butilat. În timp ce tetra- tert- butiltetraedrul se topește la 135 ° C și se descompune pentru a forma ciclobutadienă, tetra (trimetilsilil) tetrahedranul se topește la 202 ° C și este stabil până la 300 ° C, când se transformă înapoi în compusul acetilenic de pornire. Dimer II a fost, de asemenea, descris mai târziu; legătura care unește cele două tetraedre C ₄ este lungă 143,6 µm , considerabil mai scurt decât o legătură carbon-carbon normală (152 µm). ^[6] O sinteză mai simplă a tetra (trimetilsilil) tetraedranului prin oxidarea monoelectronică a precursorului ciclobutadienei cu tris (pentafluorofenil) boran permite obținerea de grame de tetra (trimetilsilil) tetraedran. ^[7] Au fost obținuți, de asemenea, derivați de tetra (trimetilsilil) tetraedran, prin înlocuirea uneia dintre grupările trimetilsilil cu un atom de litiu ^[8] sau alte grupări organice. ^{[9] [10] [11]}

Sinteza tetra (trimetilsilil) tetraedranului și a dimerului său

Tetrasilatetraedrani

In tetrasylatetrahedrones cei patru atomi de carbon ai C ₄ tetraedru sunt înlocuiți cu atomi de siliciu. Primul compus bazat pe un tetraedru Si ₄ a fost tetrakis (tri - terf - butilsilil) -tetrasilatetrahedrano, (tBu ₃ Si) ₄ Si _4, obtinut prin Nils Wiberg în 1993. ^[12] a compusului se topește la 350 ° C și Si - Si distanțele în tetraedrul Si ₄ sunt 235 pm , făcând colivia Si ₄ mult mai mare decât colivia C ₄ . ^[13] Cușca Si ₄ poate fi redusă prin formarea de compuși precum K ⁺ [(RSi) ₃ Si ₄ ] ^- . În mod formal, unul dintre atomii de siliciu a pierdut substituentul și poartă sarcina negativă, dar în scala de timp RMN cei patru atomi de siliciu sunt echivalenți, indicând faptul că cei trei substituenți migrează rapid în jurul cuștii. ^[14]

Schema de sinteză a unui tetrasilatetraedru și a anionului său

Tetraedrani anorganici și organometalici

Clusterele metalice cu nuclei tetraedrici sunt uneori numite tetraedrante

Tetraedrul este un model recurent în chimie. Exemple anorganice sunt fosforul alb ( P ₄ ) și arsenicul galben ( As ₄ ). ^[15] Diverse clustere de carbonil metalic conțin nuclei tetraedrici și sunt uneori numite tetrahedrani. ^{[16] [17]} Un exemplu este dodecacarbonilul tetrarodic ; sunt prezentate alte exemple.

Notă

Bibliografie

• ( EN ) NN Greenwood și A. Earnshaw, Chimia elementelor , ediția a II-a, Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4 .
• ( EN ) M. Ichinohe, M. Toyoshima, R. Kinjo și A. Sekiguchi, Tetrasilatetrahedranide: A Silicon Cage Anion , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 125, nr. 44, 2003, pp. 13328-13329, DOI : 10.1021 / ja0305050 .
• ( EN ) Y. Kobayashi, M. Nakamoto, Y. Inagaki și A. Sekiguchi, Reacția de cuplare încrucișată a unei molecule foarte tensionate: Sinteza tetraedranelor conjugate σ - π , în Angew. Chem. Ed. Int. , Vol. 52, nr. 41, 2013, pp. 10740–10744, DOI : 10.1002 / an.201304770 .
• ( DE ) G. Maier și F. Boßlet, Tert.-butil-substituierte ciclobutadienă și ciclopentadienonă , în Tetrahedron Lett. , Vol. 13, n. 11, 1972, pp. 1025-1030, DOI : 10.1016 / S0040-4039 (01) 84500-7 .
• ( EN ) G. Maier, S. Pfriem, U. Schäfer și R. Matusch, Tetra - tert - butyltetrahedrane , în Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , vol. 17, n. 7, 1978, pp. 520-521, DOI : 10.1002 / anie.197805201 .
• ( EN ) G. Maier, J. Neudert, O. Wolf, D. Pappusch și alții, Tetrakis (trimetilsilil) tetraedran , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 124, nr. 46, 2002, pp. 13819–13826, DOI : 10.1021 / ja020863n .
• ( EN ) M. Nakamoto, Y. Inagaki, Nishina și A. Sekiguchi, Perfluoroaryltetrahedranes: Tetrahedranes with Extended σ - π Conjugation , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 131, nr. 9, 2009, pp. 3172-3173, DOI : 10.1021 / ja810055w .
• ( EN ) M. Nakamoto, Y. Inagaki, T. Ochiai, M. Tanaka și A. Sekiguchi, Ciclobutadienă la tetraedran: izomerizarea valenței indusă de oxidarea cu un singur electron , în Heteroatom. Chem. , vol. 22, n. 3-4, 2011, pp. 412-416, DOI : 10.1002 / hc.20699 .
• ( EN ) A. Nemirowski, HPReisenauer și PR Schreiner, Tetrahedrane - Dosarul unui necunoscut , în Chem. Eur. J. , vol. 12, nr. 28, 2006, pp. 7411–7420, DOI : 10.1002 / chem.200600451 .
• ( EN ) T. Ochiai, M. Nakamoto, Y. Inagaki și A. Sekiguchi, Tetraedrane substituite cu sulf , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 133, nr. 30, 2011, pp. 11504–11507, DOI : 10.1021 / ja205361a .
• ( EN ) KT Quisenberry și TP Hanusa, Cobalt: Organometallic Chemistry , în Encyclopedia of Inorganic Chemistry , ediția a II-a, John Wiley & Sons, 2006, DOI : 10.1002 / 0470862106.ia047 , ISBN 978-0-470-86210-0 .
• ( RO ) X.-Y. Ren, C.-Y. Jiang, J. Wang și Z.-Y. Liu, Endohedral complex de fullerene C ₆₀ cu tetrahedrane, C ₄ H ₄ @C ₆₀ , în J. Mol. Grafic. Model. , vol. 27, n. 4, 2008, pp. 558-562, DOI : 10.1016 / j.jmgm.2008.09.010 .
• ( EN ) A. Sekiguchi și M. Tanaka, Tetrahedranyllithium: Sinteză, caracterizare și reactivitate , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 125, nr. 42, 2003, pp. 12684–12685, DOI : 10.1021 / ja030476t .
• ( EN ) M. Tanaka și A. Sekiguchi, Hexakis (trimethylsilyl) tetrahedranyltetrahedrane , în Angew. Chem. Ed. Int. , Vol. 44, nr. 36, 2005, pp. 5821–582, DOI : 10.1002 / an.200501605 .
• ( EN ) RE White și TP Hanusa, Ruthenium: Organometallic Chemistry , în Encyclopedia of Inorganic Chemistry , ediția a II-a, John Wiley & Sons, 2006, DOI : 10.1002 / 0470862106.ia209 , ISBN 978-0-470-86210-0 .
• ( EN ) N. Wiberg, CMM Finger și K. Polborn, Tetrakis (tri - tert - butilsilil) ‐tetrahedro - tetrasilan (tBu ₃ Si) ₄ Si ₄ : Primul compus molecular din siliciu cu un tetraedru Si ₄ , în Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , vol. 32, nr. 7, 1993, pp. 1054-1056, DOI : 10.1002 / anie . 199310541 .
• ( DE ) N. Wiberg, CMM Finger, H. Auer și K. Polborn, Supersilylierte Disilene, Cyclotri-, Cyclotetra- sowie Tetrahedrosilane: Erzeugung, Strukturen, Bildungswege , în J. Organometal. Chem. , vol. 521, nr. 1-2, 1996, pp. 377-386, DOI : 10.1016 / 0022-328X (96) 06222-5 .

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe tetraedru

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei