Tetrahedrano - Tetrahedrane
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido
Triciclo [1.1.0.0 2,4 ] butano |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| 2035811 | |
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| ChemSpider | |
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PubChem CID
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 4 H 4 | |
| Masa molar | 52.076 g · mol −1 |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El tetraedrano es un hidrocarburo platónico hipotético con fórmula química C 4 H 4 y estructura tetraédrica . La molécula estaría sujeta a una tensión angular considerable y no se ha sintetizado hasta 2021. Sin embargo, se han preparado varios derivados. En un sentido más general, el término tetraedros se utiliza para describir una clase de moléculas e iones con estructura relacionada, por ejemplo, fósforo blanco .
Tetraedros orgánicos
En 1978, Günther Maier preparó tetra- terc- butil- tetrahedrano. Estos voluminosos sustituyentes envuelven el núcleo de tetraedrano. Maier sugirió que se evita que los enlaces en el núcleo se rompan porque esto forzaría a los sustituyentes más cerca ( efecto corsé ) resultando en la tensión de Van der Waals . El tetrahedrano es uno de los posibles hidrocarburos platónicos y tiene el nombre IUPAC triciclo [1.1.0.0 2,4 ] butano.
El tetraedrano no sustituido (C 4 H 4 ) sigue siendo difícil de alcanzar, aunque se prevé que sea cinéticamente estable. Una estrategia que se ha explorado (pero que hasta ahora ha fracasado) es la reacción del propeno con carbono atómico . Bloquear una molécula de tetrahedrano dentro de un fullereno solo se ha intentado in silico . Debido a su tensión de enlace y estequiometría, el tetranitrotetraedrano tiene potencial como material energético de alto rendimiento (explosivo). Algunas propiedades se han calculado basándose en métodos químicos cuánticos.
Tetra- terc -butyltetrahedrane
Este compuesto se sintetizó primero a partir de una cicloadición de un alquino con anhídrido maleico sustituido con t-Bu , seguido de la transposición con expulsión de dióxido de carbono a una ciclopentadienona y su bromación , seguida de la adición del cuarto grupo t-Bu. La eliminación fotoquímica queletrópica del monóxido de carbono de la ciclopentadienona da como objetivo. Calentar tetra- terc- butiltetraedrano da tetra- terc- butil ciclobutadieno . Aunque la síntesis parece breve y simple, según el propio relato de Maier, se necesitaron varios años de cuidadosa observación y optimización para desarrollar las condiciones correctas para que tuvieran lugar las desafiantes reacciones. Por ejemplo, la síntesis de tetrakis ( t- butil) ciclopentadienona a partir de la tris ( t- butil) bromociclopentadienona (sintetizada en sí misma con mucha dificultad) requirió más de 50 intentos antes de poder encontrar las condiciones de trabajo. En una retrospectiva del trabajo, se describió que la síntesis requería "una asombrosa persistencia y habilidad experimental". En un trabajo de referencia clásico sobre estereoquímica, los autores señalan que "el esquema relativamente sencillo que se muestra [...] oculta tanto la disponibilidad limitada del material de partida como la enorme cantidad de trabajo requerido para establecer las condiciones adecuadas para cada paso".
Finalmente, se concibió una síntesis más escalable, en la que el último paso fue la fotólisis de un diazometano sustituido con ciclopropenilo, que proporciona el producto deseado a través de la intermediación de tetra ( terc -butil) ciclobutadieno: este enfoque aprovechó la observación de que el el tetrahedrano y el ciclobutadieno podrían interconvertirse (irradiación ultravioleta en la dirección de avance, calor en la dirección de retroceso).
Tetra (trimetilsilil) tetrahedrano
El tetra (trimetilsilil) tetrahedrano se puede preparar mediante el tratamiento del precursor de ciclobutadieno con tris (pentafluorofenil) borano . El tetra (trimetilsilil) tetrahedrano es mucho más estable que el análogo de terc- butilo. El enlace silicio-carbono es más largo que un enlace carbono-carbono y, por lo tanto, se reduce el efecto corsé. Mientras que el terc- butil tetrahedrano se funde a 135 ° C concomitantemente con la transposición al ciclobutadieno, el tetra (trimetilsilil) tetraedrano, que se funde a 202 ° C, es estable hasta 300 ° C, momento en el que se agrieta a bis (trimetilsilil) acetileno. .
El esqueleto de tetrahedrano está formado por enlaces de banano y, por lo tanto, los átomos de carbono tienen un alto carácter orbital s . A partir de la RMN , se puede deducir la hibridación sp , normalmente reservada para los triples enlaces . Como consecuencia, las longitudes de enlace son inusualmente cortas con 152 picómetros .
La reacción con metil-litio con tetra (trimetilsilil) tetrahedrano produce tetrahedranil -litio . Las reacciones de acoplamiento con este compuesto de litio dan estructuras extendidas.
También se ha informado de bis (tetrahedrano). El vínculo de conexión es aún más corto con 143,6 pm. Un enlace carbono-carbono ordinario tiene una longitud de 154 pm.
Tetraedros con núcleos distintos de carbono
En tetrasilatetrahedrane presenta un núcleo de cuatro átomos de silicio . El enlace silicio-silicio estándar es mucho más largo (235 pm) y la jaula está nuevamente envuelta por un total de 16 grupos trimetilsililo , que confieren estabilidad. El silatetrahedran se puede reducir con grafito de potasio al derivado de potasio tetrasilatetrahedranide. En este compuesto, uno de los átomos de silicio de la jaula ha perdido un sustituyente sililo y tiene carga negativa. El catión potasio puede ser secuestrado por un éter corona , y en el complejo resultante el potasio y el anión sililo están separados por una distancia de 885 µm. Uno de los enlaces Si - –Si es ahora 272 pm y su átomo de silicio tiene una geometría tetraédrica invertida . Además, los cuatro átomos de silicio de la jaula son equivalentes en la escala de tiempo de RMN debido a las migraciones de los sustituyentes sililo sobre la jaula.
La reacción de dimerización observada para el compuesto de tetrahedrano de carbono también se intenta para un tetrasilatetrahedrano. En este tetraedrano, la jaula está protegida por cuatro grupos denominados supersililo en los que un átomo de silicio tiene 3 sustituyentes terc -butilo . El dímero no se materializa, pero una reacción con yodo en benceno seguida de una reacción con el tri- terc- butilsilaanion da como resultado la formación de un compuesto de silicio de ocho miembros que se puede describir como una mancuerna de Si 2 (longitud 229 pm y con inversión de geometría tetraédrica) intercalados entre dos anillos de Si 3 casi paralelos .
En grupos de ocho miembros del mismo grupo de carbono , estaño Sn 8 R 6 y germanio Ge 8 R 6, los átomos del grupo se encuentran en las esquinas de un cubo.
Tetraedros inorgánicos y organometálicos
El motivo tetrahedrano se encuentra ampliamente en química. El fósforo blanco (P 4 ) y el arsénico amarillo (As 4 ) son ejemplos. Varios grupos de carbonilo de metales se denominan tetraedros, por ejemplo, dodecacarbonilo de tetrarodio .
También existen metalatetraedrenos con un solo metal (o átomo de fósforo) que cubre un trianión de ciclopropilo.
Ver también
- Cubano
- Ciclobutadieno (isómero de tetrahedrano)
- Dodecaedro
- Prismane
- Prismane C 8