Tetraedro - Tetrahedrane
Nomes | |
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Nome IUPAC preferido
Triciclo [1.1.0.0 2,4 ] butano |
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Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol )
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2035811 | |
ChEBI | |
ChemSpider | |
PubChem CID
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Painel CompTox ( EPA )
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Propriedades | |
C 4 H 4 | |
Massa molar | 52,076 g · mol −1 |
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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verificar (o que é ?) | |
Referências da Infobox | |
O tetraedro é um hidrocarboneto platônico hipotético com a fórmula química C 4 H 4 e uma estrutura tetraédrica . A molécula estaria sujeita a uma tensão angular considerável e não foi sintetizada em 2021. No entanto, vários derivados foram preparados. Em um sentido mais geral, o termo tetraedranos é usado para descrever uma classe de moléculas e íons com estrutura relacionada, por exemplo, fósforo branco .
Tetraedros orgânicos
Em 1978, Günther Maier preparou tetra- terc- butil- tetraedrano. Esses substituintes volumosos envolvem o núcleo do tetraedro. Maier sugeriu que as ligações no núcleo são impedidas de quebrar porque isso forçaria os substituintes mais próximos ( efeito espartilho ), resultando na cepa de Van der Waals . O tetraedro é um dos possíveis hidrocarbonetos platônicos e possui o nome IUPAC triciclo [1.1.0.0 2,4 ] butano.
O tetraedrano não substituído (C 4 H 4 ) permanece indefinido, embora seja previsto que seja cineticamente estável. Uma estratégia que foi explorada (mas falhou até agora) é a reação do propeno com o carbono atômico . O bloqueio de uma molécula de tetraedro dentro de um fulereno só foi tentado in silico . Devido à sua tensão de ligação e estequiometria, o tetranitrotetraedrano tem potencial como um material energético de alto desempenho (explosivo). Algumas propriedades foram calculadas com base em métodos químicos quânticos.
Tetra- terc- butiltetraedrano
Este composto foi sintetizado primeiro a partir de uma cicloadição de um alcino com anidrido maleico substituído por t-Bu , seguido por rearranjo com expulsão de dióxido de carbono em uma ciclopentadienona e sua bromação , seguido pela adição do quarto grupo t-Bu. A eliminação queletrópica fotoquímica do monóxido de carbono da ciclopentadienona fornece o alvo. O aquecimento de tetra- terc- butiltetraedrano dá tetra- terc- butil ciclobutadieno . Embora a síntese pareça curta e simples, pelo próprio relato de Maier, levou vários anos de observação cuidadosa e otimização para desenvolver as condições corretas para que as reações desafiadoras ocorressem. Por exemplo, a síntese de tetraquis ( t- butil) ciclopentadienona a partir da tris ( t- butil) bromociclopentadienona (ela mesma sintetizada com muita dificuldade) exigiu mais de 50 tentativas antes que as condições de trabalho pudessem ser encontradas. A síntese foi descrita como exigindo "surpreendente persistência e habilidade experimental" em uma retrospectiva do trabalho. Em uma obra de referência clássica sobre estereoquímica, os autores observam que "o esquema relativamente simples mostrado [...] esconde tanto a disponibilidade limitada do material de partida quanto a enorme quantidade de trabalho necessária para estabelecer as condições adequadas para cada etapa."
Eventualmente, uma síntese mais escalável foi concebida, na qual a última etapa foi a fotólise de um diazometano substituído com ciclopropenil, que fornece o produto desejado através da intermediação de tetra ( terc- butil) ciclobutadieno: Esta abordagem aproveitou a observação de que o o tetraedro e o ciclobutadieno podem ser interconvertidos (irradiação UV na direção direta, calor na direção reversa).
Tetra (trimetilsilil) tetraedrano
O tetra (trimetilsilil) tetraedrano pode ser preparado por tratamento do precursor do ciclobutadieno com tris (pentafluorofenil) borano . O tetra (trimetilsilil) tetraedrano é muito mais estável do que o análogo terc- butil. A ligação silício-carbono é mais longa do que uma ligação carbono-carbono e, portanto, o efeito espartilho é reduzido. Enquanto o terc- butil tetraedrano funde a 135 ° C concomitante com o rearranjo para o ciclobutadieno, o tetra (trimetilsilil) tetraedrano, que funde a 202 ° C, é estável até 300 ° C, ponto em que se quebra para bis (trimetilsilil) acetileno .
O esqueleto do tetraedro é feito de ligações banana e, portanto, os átomos de carbono têm alto caráter orbital s . A partir de NMR , a hibridização sp pode ser deduzida, normalmente reservada para ligações triplas . Como consequência, os comprimentos de ligação são excepcionalmente curtos, com 152 picômetros .
A reação com metil - lítio com tetra (trimetilsilil) tetraedrano dá tetraedranil- lítio . As reações de acoplamento com este composto de lítio fornecem estruturas estendidas.
Um bis (tetraedrano) também foi relatado. O vínculo de conexão é ainda mais curto com 143,6 pm. Uma ligação carbono-carbono comum tem comprimento de 154 pm.
Tetraedros com núcleos sem carbono
Em tetrasilatetraedrano apresenta um núcleo de quatro átomos de silício . A ligação silício-silício padrão é muito mais longa (235 pm) e a gaiola é novamente envolvida por um total de 16 grupos trimetilsilila , que conferem estabilidade. O silatetraedro pode ser reduzido com grafite de potássio ao derivado de potássio tetrassilatetraedrano. Neste composto, um dos átomos de silício da gaiola perdeu um substituinte silil e carrega uma carga negativa. O cátion de potássio pode ser sequestrado por um éter de coroa e, no complexo resultante, o potássio e o ânion silil são separados por uma distância de 885 pm. Uma das ligações Si - –Si é agora 272 pm e seu átomo de silício tem uma geometria tetraédrica invertida . Além disso, os quatro átomos de silício da gaiola são equivalentes na escala de tempo de NMR devido às migrações dos substituintes silil ao longo da gaiola.
A reação de dimerização observada para o composto de tetraedro de carbono também é tentada para um tetrasilatetraedrano. Neste tetraedro, a gaiola é protegida por quatro grupos chamados supersilil, nos quais um átomo de silício possui 3 substituintes terc- butil . O dímero não se materializa, mas uma reação com iodo em benzeno seguida pela reação com o tri- terc- butilsilaanião resulta na formação de um composto de aglomerado de silício de oito membros que pode ser descrito como um haltere de Si 2 (comprimento 229 pm e com inversão de geometria tetraédrica) imprensada entre dois anéis de Si 3 quase paralelos .
Em aglomerados de oito membros do mesmo grupo de carbono , estanho Sn 8 R 6 e germânio Ge 8 R 6, os átomos do aglomerado estão localizados nos cantos de um cubo.
Tetraedros inorgânicos e organometálicos
O motivo tetraedro ocorre amplamente na química. Fósforo branco (P 4 ) e arsênio amarelo (As 4 ) são exemplos. Vários aglomerados de carbonil de metal são referidos como tetraedranos, por exemplo, dodecacarbonil de tetraródio .
Metalatetraedranos com um único metal (ou átomo de fósforo) cobrindo um trianião de ciclopropila também existem.
Veja também
- Cubano
- Ciclobutadieno (isômero de tetraedrano)
- Dodecaedro
- Prismane
- Prismane C 8