Τετρακυκλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Τετρακυκλάνιο
Quadricyclane.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Τετρακυκλο[2.2.1.02,6.03,5]επτάνιο
Άλλες ονομασίες Τετρακυκλάνιο
Κουαντρικυκλάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C7H8
Μοριακή μάζα 92,14 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
Quadricyclane.png
Αριθμός CAS 278-06-8
SMILES C1C2C3C2C4C1C34
InChI 1S/C7H8/c1-2-4-5(2)7-3(1)6(4)7/h2-7H,1H2/t2-,3+,4+,5-,6+,7
PubChem CID 78961
ChemSpider ID 30796462
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >100
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης −44°C
Σημείο βρασμού 108°C
Πυκνότητα 982 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
Αδιάλυτο
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard T.svg
Εύφλεκτο (F)
Πολύ τοξικό (T+)
Φράσεις κινδύνου 11, 23
Φράσεις ασφαλείας 16, 29, 33, 45
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το τετρακυκλάνιο (αγγλικά quadricyclane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C7H8. Πιο συγκεκριμένα, είναι τεταμένος πολυκυκλικός υδρογονάνθρακας που χρησιμοποιήθηκε ως πρόσθετο για προωθητικά πυραύλων και σε φωτοβολταϊκά συστήματα. Ωστόσο, οι εφαρμογές του είναι περιορισμένες, γιατί η ένωση αποσυνθέτεται σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω των 400 °C).

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το τετρακυκλάνιο παράγεται με (φωτοχημική) διέγερση νορβοναδιένιου (δηλαδή 2,5-δικυκλο[2.2.1]επταδιένιου), με την παρουσία της κετόνης του Μισλέρ (Michler's ketone) ή της αιθυλοκετόνης του Μισλέρ (ethyl Michler's ketone). Άλλοι ευαισθητοποιητές, όπως προπανόνη, βενζοφαινόνη, ακετοφαινόνη και άλλοι, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, αλλά η απόδοση της αντίδρασης φωτοϊσομερείωσης είναι έτσι χαμηλότερη. Η απόδοση είναι υψηλότερη αν χρησιμοποιηθεί πρόσφατα αποσταγμένο νορβοναδιένιο, αλλά και τα εμπορικά αντιδραστήρια επαρκούν για την πραγματοποίησή της.[1]

Φωτοϊσομερείωση νορβορναδιένιου σε τετρακυκλάνιο και θερμοϊσομερείωση τετρακυκλάνιου σε νορβορναδιένιο.

Δομή, ιδιότητες και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το τετρακυκλάνιο έχει μεγάλη ενέργεια παραμόρφωσης δεσμών, που υπολογίστηκε σε 78,7 kcal/mol. Ο ισομερισμός του τετρακυκλανίου σε νορβοναδιένιο διεξάγεται, σε (σχετικά) χαμηλές θερμοκρασίες, ακόμη και χωρίς τη χρήση καταλύτη.[2] Εξαιτίας της πολύ τεταμένης δομής του και της (σχετικής πάντα) θερμικής σταθερότητάς του, το τετρακυκλάνιο έχει μελετηθεί πολύ.

Παρουσία καταλύτη, το νορβοναδιένιο μετατρέπεται σε τετρακυκλάνιο, με τη βοήθεια υπεριώδους ακτινοβολίας μήκους κύματος περί τα 300 nm.[3] Όταν το τετρακυκλάνιο ξαναμετατρέπεται σε νορβοναδιένιο εκλύεται η ενέργεια παραμόρφωσης του τετρακυκλάνιου σε μορφή θερμότητας (ΔH = −89 kJ/mol). Η αντίδραση αυτή έχει προταθεί να χρησιμοποιείται για την (προσωρινή) αποθήκευση ηλιακής ενέργειας.[4][5] Ωστόσο, υπάρχει το πρόβλημα ότι με την αντίδραση αυτή αποθηκεύεται η ηλιακή ενέργεια που έχει μήκη κύματος περί τα 300 nm, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ενέργειας εκπέμπεται σε μήκη κύματος μεγαλύτερα από 400 nm. Επίσης, η σχετική σταθερότητα και το σχετικά μεγάλο ενεργειακό περιεχόμενο χημικής ενέργειας που αποθηκεύει ως ενέργεια παραμόρφωσης κάνει την ένωση ενδιαφέρουσα ως πρόσθετο προωθητικό ή και ως καύσιμο. Ωστόσο, και πάλι, το τετρακυκλάνιο δίνει αντίδραση θερμικής αποικοδόμισης σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (μικρότερες από 400°C). Αυτό το μειονέκτημα περιορίζει τις εφαρμογές του, καθώς τα συστήματα προώθησης μπορεί να χρειάζεται να λειτουργούν και σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν ακόμη και τους 500°C.[6]

Αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το τετρακυκλάνιο αντιδρά έντονα με το αιθανικό οξύ (CH3COOH) δίνοντας ένα μίγμα από αιθανικό νορτρικυκλικό αιθυλεστέρα και αιθανικό εξωνορβορνυλεσττέρα.[2] Το τετρακυκλάνιο αντιδρά επίσης με πολλά διενόφιλα, σχηματίζοντας σύμπλοκα 1:1.[1]

Πηγές πληροφόρισης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.126, 6.1.
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ Έκδοση Θεσσαλονίκη 1991

Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. 1,0 1,1 Striebich, R; Lawrence, J (2003). «Thermal decomposition of high-energy density materials at high pressure and temperature». Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 70 (2): 339. doi:10.1016/S0165-2370(02)00181-X. 
  2. 2,0 2,1 Petrov, V. A; Vasil’ev, N. V. “Synthetic Chemistry of Quadricyclane.” Current Organic Synthesis 3 (2006): 215–259
  3. Kalsi, P S (2000). Organic Reactions And Their Mechanisms. New Age International, σελ. 366. ISBN 978-81-224-1268-0. https://books.google.com/books?id=Zr7algbSigoC&pg=PA366. 
  4. Dubonosov, A. D; Bren, V. A; Chernoivanov, V. A. “Norbornadiene – quadricyclane as an abiotic system for the storage of solar energy.” Russian Chemical Reviews 71 (2002): 917–927
  5. Philippopoulos, Constantine; Economou, Dimitrios; Economou, Constantine; Marangozis, John (1983). «Norbornadiene-quadricyclane system in the photochemical conversion and storage of solar energy». Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development 22 (4): 627. doi:10.1021/i300012a021. 
  6. Striebich, R; Lawrence, J (2003). «Thermal decomposition of high-energy density materials at high pressure and temperature». Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 70 (2): 339. doi:10.1016/S0165-2370(02)00181-X. 
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Quadricyclane της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Quadricyclan της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).