Kvadrisyklaani

Kvadrisyklaani  on rasitettu polysyklinen hiilivety, jota voidaan käyttää ponneaineen lisäaineena ja myös aurinkoenergian muuntamisessa . Tämän hiilivedyn käyttöä rajoittaa kuitenkin se, että aine hajoaa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa (200–300 °C).

Rakenne ja ominaisuudet

Kvadrisyklaanimolekyylillä on erittäin jännittynyt rakenne (78,7 kcal/mol) [1] . Katalysaattorin puuttuessa matalissa lämpötiloissa kvadrisyklaanin isomeroituminen etenee hitaasti (puoliintumisaika 140 °C:ssa on 14 tuntia) [2] . Jännittyneen rakenteensa ja lämpöstabiiliutensa vuoksi kvadrisyklaania on tutkittu laajasti.

Ultraviolettisäteilyn (~300 nm) vaikutuksesta herkistävän aineen läsnä ollessa norbornadieeni isomeroituu kvadrisyklaaniksi [3] . Jännittyneen kvadrisyklaanin käänteinen muuttuminen norbornadieeniksi etenee lämmön vapautuessa. Tästä ominaisuudesta johtuen reaktiota ehdotettiin aurinkoenergian varastoimiseksi [4] [5] . Kvadrisyklaanin korkea energia on johtanut sen käyttöön ponneaineen lisäaineena . Kuitenkin yli 200 °C:n lämpötiloissa kvadrisyklaanissa tapahtuu lämpöhajoamista, kun taas propulsiojärjestelmät voivat toimia yli 500 °C:n lämpötiloissa [6] .

Haetaan

Kvadrisyklaania saadaan säteilyttämällä norbornadieeniä Michlerin ketonin läsnä ollessa [7] . Myös muita herkistäviä aineita on ehdotettu, esimerkiksi asetonia , bentsofenonia , asetofenonia jne., mutta niitä käytettäessä tuotteen saanto laskee. Sadon lisäämiseksi on myös toivottavaa käyttää juuri tislattua norbornadieenia [3] .

Kemialliset ominaisuudet

Kvadrisyklaani reagoi monien dienofiilien kanssa muodostaen additiotuotteita suhteessa 1:1 [8] . Tämän ominaisuuden perusteella ehdotettiin bioortogonaalista reaktiota  - kvadrisyklaaniligaatiota , joka mahdollisti proteiinimolekyylien selektiivisen modifioinnin alhaisen molekyylipainon leimalla [9] .

Muistiinpanot

1. ↑ Hall HK, Smith CD, Baldt JH Nortrisyklienin , norborneenin, norbornadieenin ja  kvadrisyklaanin muodostumisen entalpiat //  J. Am. Chem. soc. - 1973. - Voi. 95 , ei. 10 . - P. 3197-3201 . - doi : 10.1021/ja00791a022 .
2. ↑ Hammond GS, Turro NJ, Fischer A. VALOKÄHDISTYNYT SYCLOADDITION REACTIONS  //  J. Am. Chem. soc. - 1961. - Voi. 83 , no. 22 . - P. 4674-4675 . - doi : 10.1021/ja01483a051 .
3. ↑ 1 2 Smith CD Quadricyclane  //  Organic Syntheses. - 1971. - Voi. 51 . - s. 133 . Arkistoitu alkuperäisestä 5. lokakuuta 2012.
4. ↑ Bren V. A., Dubonosov A. D., Minkin V. I., Chernoivanov V. A. Norbornadieeni-kvadrisyklaani on tehokas molekyylijärjestelmä aurinkoenergian keräämiseen  . - 1991. - T. 60 , nro 5 . - S. 913-948 .
5. ↑ Philippopoulos C., Economou D., Economou C., Marangozis J. Norbornadieeni-kvadrisyklaanijärjestelmä aurinkoenergian fotokemiallisessa muuntamisessa ja varastoinnissa   // Ind . Eng. Chem. Tuot. Res. kehittäjä - 1983. - Voi. 22 , ei. 4 . — s. 627–633 . - doi : 10.1021/i300012a021 .
6. ↑ Striebich RC, Lawrence J. Korkean energiatiheyden materiaalien lämpöhajoaminen korkeassa paineessa ja lämpötilassa  //  J. Anal. Appl. pyrolyysi. - 2003. - Voi. 70 , ei. 2 . - s. 339-352 . - doi : 10.1016/S0165-2370(02)00181-X .
7. ↑ Cahill PA, Steppel RN -patentti US20040054244 (2004). Haettu 11. tammikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 30. huhtikuuta 2016. (määrätön)
8. ↑ Petrov VA, Vasil'ev NV Synthetic Chemistry of Quadricyclane  (englanniksi)  // Current Organic Synthesis. - 2006. - Voi. 3 , ei. 2 . - s. 215-259 . - doi : 10.2174/157017906776819204 .
9. ↑ Sletten EM, Bertozzi CR A Bioorthogonal Quadricyclane Ligation  //  J. Am. Chem. soc. - 2011. - Vol. 133 , nro. 44 . — P. 17570–17573 . - doi : 10.1021/ja2072934 . — PMID 21962173 .