stringtranslate.com

Буллвален

Буллваленуглеводород с химической формулой C 10 H 10 . Молекула имеет клеточную структуру, образованную слиянием одного циклопропанового и трех циклогепта-1,4-диеновых колец. Буллвален необычен как органическая молекула из-за того, что связи C-C и C=C образуются и быстро разрушаются в шкале времени ЯМР ; это свойство делает его флюкционной молекулой . [1]

Стереодинамика

Молекула булвалена представляет собой циклопропановую платформу с тремя виниленовыми плечами, соединенными метиновой группой. Такое расположение обеспечивает вырожденную перегруппировку Коупа, в результате чего все атомы углерода и атомы водорода кажутся эквивалентными в шкале времени ЯМР. При комнатной температуре сигналы 1 Н ЯМР усредняются до округленного пика при 5,76 м.д. [2] При более низких температурах пик расширяется и приобретает вид насыпи, а при очень низких температурах флюзионное поведение буллвалена снижается, что позволяет увидеть всего 4 сигнала. Эта закономерность согласуется с процессом обмена, скорость которого k близка к разделению частот четырех вносящих вклад резонансов. Число возможных валентных таутомеров буллвалена с десятью различимыми позициями равно 10 ! /3 = 1 209 600.

Синтез

В 1963 году Г. Шрёдер получил буллвален фотолизом димера циклооктатетраена . Реакция протекает с выделением бензола . [3]

В 1966 году В. фон Эггерс Деринг и Джоэл В. Розенталь синтезировали его путем фотохимической перегруппировки цис-9,10-дигидронафталина. [4]

Родственные соединения

Булвалоны

У булвалонов одна винильная группа в одном из плечей булвалена заменена кетогруппой на метиленовом мостике . Таким образом, можно активировать фазовое состояние, добавив базу, и снова деактивировать его, удалив базу: [5]

Схема 2. Булвалон

Соединение 1 на схеме 2 не является флюсивной молекулой, но при добавлении основания ( метоксид натрия в метаноле ) кетон превращается в енолят 2 и включается флюксиальное состояние. Мечение дейтерием возможно с образованием сначала 3а, а затем сложной смеси, содержащей до 7 атомов дейтерия, причем соединение 4 является лишь одним из них.

Семибуллвален

В семибуллвалене (C 8 H 8 ) одно этиленовое плечо заменено одинарной связью. Соединение было впервые получено фотолизом баррелена в изопентане с ацетоном в качестве фотосенсибилизатора в 1966 году. [ 6]

Схема 3. Синтез семибуллвалена.

Семибуллвален существует только в виде двухвалентных таутомеров ( 2a и 2b на схеме 3 ), но в этой молекуле перегруппировка Копа происходит даже при -110 °C, температуре, при которой этот тип реакции обычно невозможен.

Одно из представлений о механизме этой фотореакции дает эксперимент по изотопному скремблированию . [7] 6 виниловых протонов в баррелене 1 более кислые, чем два протона-мостика, и поэтому их можно заменить дейтерием с N-дейтериоциклогексиламидом . Фотолиз 2 приводит к первоначальному образованию бирадикального промежуточного продукта с образовавшимся циклопропановым кольцом. Этот продукт перегруппировывается во второй промежуточный продукт с более благоприятным аллильным радикалом в виде двух мезомеров . Межкомбинационная конверсия и радикальная рекомбинация приводят к образованию равных количеств семибуллваленов 3 и 4 . Новое распределение протонов с аллильными, винильными и циклопропанильными протонами, определенное с помощью протонного ЯМР, подтверждает эту модель. Как отмечалось, превращение баррелена в семибуллвален представляет собой перегруппировку ди-π-метана .

Схема 4. Механизм фотолиза баррелена

Методика синтеза алкилированных семибуллваленов, опубликованная в 2006 году, основана на циклодимеризации замещенного 1,4-дилитио-1,3-бутадиена бромидом меди (I) . [8] При 140 °C этилированный семибуллвален изомеризуется с образованием производного циклооктатетраена .

Схема 5. Синтез нового семибуллвалена.

Барбаралан

В барбаралане одно этиленовое плечо заменено метиленовым мостиком , и динамика сравнима с динамикой семибуллвалена. В синтезе буллвалена также присутствует промежуточный кетон , называемый «барбаралон». Оба названы в честь Барбары М. Ферье, [9] (1932–2006) профессора кафедры биохимии и биомедицинских наук Университета Макмастера . [10]

Происхождение имени

Название буллвален происходит от прозвища одного из ученых, предсказавших его свойства в 1963 году, и лежащей в основе концепции валентной таутомерии , [11] Уильяма «Быка» Деринга . [12] [13] По словам Клернера, в 2011 году аспиранты и постдокторанты тайно называли еженедельные семинары, организованные Дерингом, «бычьими сессиями» и «вызывали страх у тех, кто был плохо подготовлен». [14] Название было присвоено молекуле в 1961 году двумя аспирантами Деринга в Йельском университете, Мейтлендом Джонсом-младшим и Роном Магидом. Название отсылает к известному прозвищу Билла Деринга и было выбрано так, чтобы рифмоваться с фульваленом , молекулой, представляющей большой интерес для исследовательской группы. [15]

Рекомендации

  1. ^ Аддисон Олт (2001). «История буллвалена. Концепция буллвалена, молекулы, не имеющей постоянной структуры». Журнал химического образования . 78 (7): 924. Бибкод : 2001JChEd..78..924A. дои : 10.1021/ed078p924.
  2. ^ От, Дж.; Маллен, К.; Жиль, Дж.; Шредер, Г. (1974). «Сравнение 13C- и 1H-магнитно-резонансной спектроскопии как методов количественного исследования динамических процессов. Перегруппировка Копа в буллвалене». Хелв Чим Акта . 57 (5): 1415–1433. дои : 10.1002/hlca.19740570518.
  3. ^ Шредер, Герхард (1963). «Получение и свойства трицикло[3,3,2,04,6]дека-2,7,9-триена (буллвалена)». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 2 (8): 481–482. дои : 10.1002/anie.196304814. ISSN  0570-0833.
  4. ^ Фон Эггерс Деринг, В.; Розенталь, Джоэл В. (1966). «9,10-Дигидронафталин. Образование из буллвалена и углеводорода Неницеску, термическая реорганизация и фотоперегруппировка в буллвален». Варенье. хим. Соц . 88 (9): 2078–2079. дои : 10.1021/ja00961a061.
  5. ^ Липперт, АР; Каеобамрунг, Дж.; Боде, JW (2006). «Синтез олигозамещенных булвалонов: изменение формы молекул в основных условиях». Варенье. хим. Соц. 128 (46): 14738–14739. дои : 10.1021/ja063900+. ПМИД  17105247.
  6. ^ Циммерман, HE; Грюневальд, Г.Л. (1966). «Химия баррелена. III. Уникальная фотоизомеризация в семибуллвален». Варенье. хим. Соц. 88 (1): 183–184. дои : 10.1021/ja00953a045.
  7. ^ Циммерман, HE; Бинкли, RW; Гивенс, RS; Шервин, Массачусетс (1967). «Механистическая органическая фотохимия. XXIV. Механизм превращения баррелена в семибуллвален. Общий фотохимический процесс» (PDF) . Варенье. хим. Соц. 89 (15): 3932–3933. дои : 10.1021/ja00991a064.
  8. ^ Ван, К.; Юань, Дж.; Ли, Г.; Ван, З.; Чжан, С.; Си, З. (2006). «Эффективный синтез, опосредованный металлами, структурная характеристика и скелетная перестройка октазамещенных семибуллваленов». Варенье. хим. Соц. 128 (14): 4564–4565. дои : 10.1021/ja0579208. ПМИД  16594680.
  9. ^ Алекс Никон, Эрнест Ф. Сильверсмит, Органическая химия: игра в имена: современные термины и их происхождение , стр. 133, Пергамон Пресс, 1987.
  10. ^ Дань уважения почетному профессору Барбаре Ферье. Архивировано 2 января 2017 г. в Wayback Machine , Университет Макмастера, 6 января 2006 г.
  11. ^ Деринг, В. фон Э.; Рот, WR (1963). «Быстро обратимая вырожденная перегруппировка копов: бицикло[5.1.0]окта-2,5-диен». Тетраэдр . 19 (5): 715–737. дои : 10.1016/S0040-4020(01)99207-5.[ мертвая ссылка ]
  12. ^ Олт, Аддисон (2001). «История буллвалена. Концепция буллвалена, молекулы, не имеющей постоянной структуры». Дж. Хим. Образование. 78 (7): 924. Бибкод : 2001JChEd..78..924A. дои : 10.1021/ed078p924.
  13. ^ Автор Олт (2001) также предполагает, что название происходит от BS из-за не впечатленного аспиранта.
  14. ^ Клернер, Ф.-Г. (2011), Уильям фон Эггерс Деринг (1917–2011). Angewandte Chemie International Edition, 50: 2885–2886. дои : 10.1002/anie.201100453
  15. ^ Никон, А.; Сильверсмит, EF Органическая химия: игра в имена; Пергамон: Нью-Йорк, 1972 г.; стр 131.