Додекаэдран

Додекаэдран
Общие
Хим. формула	C20H20
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	260,378‬ г/моль
Плотность	1,434 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	430 °C
Классификация
Рег. номер CAS	4493-23-6
PubChem	123218
SMILES	C12C3C4C5C1C6C7C2C8C3C9C4C1C5C6C2C7C8C9C12
InChI	InChI=1S/C20H20/c1-2-5-7-3(1)9-10-4(1)8-6(2)12-11(5)17-13(7)15(9)19-16(10)14(8)18(12)20(17)19/h1-20H OOHPORRAEMMMCX-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	33013
ChemSpider	109833
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Додекаэдран представляет собой химическое соединение (C₂₀H₂₀), впервые синтезированное Лео Паке из Университета штата Огайо в 1982 году. В нём водород присоединен к додекаэдрическому каркасу из углерода. Это самый простой углеводород с полной икосаэдрической симметрией.

В молекуле каждая вершина представляет собой атом углерода, который связывается с тремя соседними атомами углерода. Угол 108 ° каждого регулярного пятиугольника близок к идеальному углу соединения 109,5 ° для sp3 гибридизованного атома. Каждый атом углерода также связан с атомом водорода. Молекула, как и фуллерен, имеет Ih-симметрию, о чём свидетельствует её протон-ЯМР-спектр, в котором все атомы водорода появляются при одном химическом сдвиге 3,38 м.д. Додекаэдран является одним из платоновых углеводородов наряду с кубаном и тетраэдраном, и не встречается в природе.

История

На протяжении более 30 лет несколько исследовательских групп активно занимались полным синтезом додекаэдра. В обзорной статье, опубликованной в 1978 году, описаны различные стратегии, существовавшие до этого времени^[1]. Первая попытка была начата в 1964 году Р. Б. Вудвордом с синтеза соединения трихинацена, который, как считалось, мог просто димеризоваться в додекаэдран. В гонке также участвовали другие группы, например, Филиппа Итона и Поля фон Рагуэ Шлейера.

Группа Лео Пакетта в Университете штата Огайо первой добилась успеха благодаря сложному маршруту из 29 шагов, который в основном строит додекаэдральный скелет по одному кольцу за раз, и, наконец, закрывает последнюю дыру^[2].

В 1987 году группа Хорста Принцбаха нашла более универсальный альтернативный путь синтеза^[3][4]. Шлейер придерживался аналогичного подхода в своем синтезе адамантана.

Следуя этой идее, совместные усилия команды Принцбаха и группы Шлейера увенчались успехом, но в лучшем случае получили только 8 % выход конечного продукта за все этапы. В последующее десятилетие группа значительно оптимизировала этот путь, чтобы додекаэдран можно было получать в мультиграммовых количествах. Новый маршрут также облегчил получение производных с выбранными заменами и ненасыщенными углерод-углеродными связями. Двумя существенными событиями были открытие σ-бисомароароматичности^[5] и образование фуллерена из высокобромированных видов додекаэдрана.

Применение

Каркас молекулы додекаэдрана образует замкнутую клетку, благодаря чему есть возможность инкапсулировать^[en] небольшие молекулы или атомы в пустоте внутри. Эти вставки не связаны химически с каркасом, а просто механически захвачены.

В 1999 году Кроссу, Сондерсу и Принцбаху удалось инкапсулировать атомы гелия в, стреляя ионами He⁺ в пленку из додекаэдрана. Они получили микрограммое количество He@C₂₀H₂₀ (где «@» — стандартное обозначение для инкапсуляции), которое они описали как довольно стабильное вещество^[6]. Молекула была описана как «самый маленький гелиевый шар в мире»^[7].

Примечания

Литература

1. Линдберг, Томас (2012-12-02). Стратегии и тактики в органическом синтезе. ISBN 9780323152938.
2. Putz, Mihai V .; Мирица, Мариус Константин (2016). «4». Устойчивое развитие наносистем, свойства и применение. IGI Global. п. 124. ISBN 978-1-5225-0493-1.
3. Вебер Д. С., Пакетт Л. А. Синтез аминозамещенных додекаэдров, секододекаэдров и гомододекаэдров и их противовирусное отношение к 1-аминоадамантану. J. Org. Химреагент 1988; 53 (22): 5315-5320. doi: 10.1021 / jo00257a021

Эта страница в последний раз была отредактирована 16 августа 2023 в 07:56.