四環庚烷
化合物
四環庚烷（英語：Quadricyclane）是一種具有高張力和籠狀結構的烴，化學式為C7H8。為無色揮發性液體。其分子具有很高的環張力（應變能為78.7kcal/mol）。在低溫下會緩慢的進行異構化[1]。由於四環庚烷的應變結構和熱穩定性，它已被廣泛研究。
| 四環庚烷 | |
|---|---|
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| IUPAC名 四環[3.2.0.02,7.04,6]庚烷 Tetracyclo[3.2.0.02,7.04,6]heptane | |
| 識別 | |
| CAS號 | 278-06-8 
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| PubChem | 78961 |
| ChemSpider | 30796462 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | DGZUEIPKRRSMGK-BEOVHNCFBK |
| 性質 | |
| 化學式 | C7H8 |
| 摩爾質量 | 92.14 g/mol g·mol⁻¹ |
| 密度 | 0.982 g/cm3 |
| 熔點 | −44 °C（229 K） |
| 沸點 | 108 °C（381 K） |
| 溶解性（水） | 不可溶 |
| 危險性 | |
GHS危險性符號 
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| GHS提示詞 | Danger |
| H-術語 | H226, H330 |
| P-術語 | P210, P260, P284, P310 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
製備
編輯四環庚烷由降冰片二烯（雙環[2.2.1]-2,5-庚二烯）[2] 在米氏酮或四乙基米氏酮等光敏劑作用下，經過過光激發反應得到[3]。光敏劑也可採用丙酮、二苯基甲酮和苯乙酮等，但產率很低。使用新鮮蒸餾純化得到的降冰片二烯產率最高，但通常採用市售的降冰片二烯也可產生可觀的產率[2]。
擬在儲能方面運用
編輯降冰片二烯轉換成四環庚烷的反應需要在約300 nm波長的紫外光下進行[4]。當四環庚烷變回降冰片二烯時，環應力以熱量的形式釋放（ΔH = −89 kJ/mol），根據此特性，該反應已被提議用於儲存太陽能[5][6]。然而該反應的光吸收限不會超過300 nm範圍，且大多數太陽光的波長範圍都集中在400 nm以上。
四環庚烷的相對穩定性和高能量密度也使其擬被用作推進劑添加劑或燃料。然而，四環庚烷的熱分解溫度在400°C以下，這種特性限制了其應用，因為推進系統可能在超過500°C的溫度下運行[7]。
反應
編輯四環庚烷能輕易地與乙酸反應生成乙酸三環庚酯和外-乙酸降冰酯的混合物[1]。四環庚烷還能和很多雙烯反應生成1:1加成產物[2]。
參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 Petrov, V. A; Vasil』ev, N. V. 「Synthetic Chemistry of Quadricyclane.」 Current Organic Synthesis 3 (2006): 215–259
- ^ 2.0 2.1 2.2 Smith, Claiborune D. (1971). "Quadricyclane". Org. Synth..
- ^ Cahill, P; Steppel, R. Process of quadricyclane production. 美國專利第10,661,194號 filed September 12, 2003, and issued March 18, 2004
- ^ Kalsi, P S. Organic Reactions And Their Mechanisms. New Age International. 2000: 366. ISBN 978-81-224-1268-0.
- ^ Dubonosov, A. D; Bren, V. A; Chernoivanov, V. A. 「Norbornadiene – quadricyclane as an abiotic system for the storage of solar energy.」 Russian Chemical Reviews 71 (2002): 917–927
- ^ Philippopoulos, Constantine; Economou, Dimitrios; Economou, Constantine; Marangozis, John. Norbornadiene-quadricyclane system in the photochemical conversion and storage of solar energy. Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development. 1983, 22 (4): 627. doi:10.1021/i300012a021.
- ^ Striebich, R; Lawrence, J. Thermal decomposition of high-energy density materials at high pressure and temperature. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2003, 70 (2): 339. doi:10.1016/S0165-2370(02)00181-X.