環丁二烯是最簡單的[n]-輪烯([4]-輪烯),化學式為C4H4。它是一種極不穩定的碳氫化合物,僅能單獨存在5秒鐘。儘管環丁二烯含有交替的單雙鍵,但是它不符合休克爾規則,因為它只有4個π電子,不符合4n+2的通式。由於金屬原子可提供2個電子,所以有些環丁二烯-金屬化合物實際上是穩定的。

環丁二烯
環丁二烯
IUPAC名
1,3-Cyclobutadiene
別名 1,3-環丁二烯,[4]輪烯
識別
CAS號 1120-53-2  checkY
PubChem 136879
ChemSpider 120626
SMILES
 
  • C1=CC=C1
InChI
 
  • 1/C4H4/c1-2-4-3-1/h1-4H
InChIKey HWEQKSVYKBUIIK-UHFFFAOYAI
ChEBI 33657
性質
化學式 C4H4
摩爾質量 52.07 g·mol⁻¹
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

由於環丁二烯的π電子總能量要高於相應脂肪烴——1,3-丁二烯,因此它被稱為是反芳香性的。然而最近的紅外光譜數據表明,環丁二烯並非正方形結構,而為長方形,而且1,2-二氘代-1,3-環丁二烯存在兩個立體異構體。這說明其π電子具有部分定域性質,因而環丁二烯也不完全是反芳香性的。至於它不是正方形結構的原因,可以將它看作姜-泰勒效應在有機化學中的一個特殊應用。

環丁二烯在35K通過自身Diels-Alder反應二聚

合成

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在多次失敗的嘗試之後,德克薩斯州大學的Rowland Pettit終於在1965年首先製得環丁二烯,但他沒能將它分離出來。他先用Fe4(CO)9cis-二氯環丁二烯通過二次脫鹵化氫反應來製備三羰基環丁二烯合鐵(C4H4Fe(CO)3),再用硝酸鈰銨氧化該絡合物:[1][2]

獨立存在的環丁二烯會與缺電子的炔烴反應,產物是杜瓦苯衍生物:[3]

 

該杜瓦苯衍生物加熱至90°C分解為鄰苯二甲酸二甲酯

二炔的[2+2]環加成反應也可以製取環丁二烯的衍生物:以2,3,4,5-四苯基環戊-2,4-二酮作為捕獲試劑,脫羰基後產物之一是環辛四烯的衍生物。[4]

 

參考資料

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  1. ^ Cyclobutadiene- and Benzocyclobutadiene-Iron Tricarbonyl Complexes G. F. Emerson, L. Watts, R. Pettit; J. Am. Chem. Soc.; 1965; 87(1); 131-133. First Page頁面存檔備份,存於互聯網檔案館
  2. ^ Iron, tricarbonyl (η4-1,3-cyclobutadiene)- R. Pettit and J. Henery Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.310 (1988); Vol. 50, p.21 (1970) Link頁面存檔備份,存於互聯網檔案館
  3. ^ Cyclobutadiene L. Watts, J. D. Fitzpatrick, R. Pettit J. Am. Chem. Soc.; 1965; 87(14); 3253-3254. Abstract頁面存檔備份,存於互聯網檔案館
  4. ^ Revisit of the Dessy-White Intramolecular Acetylene-Acetylene [2 + 2] Cycloadditions Chung-Chieh Lee, Man-kit Leung, Gene-Hsiang Lee, Yi-Hung Liu, and Shie-Ming Peng J. Org. Chem.; 2006; 71(22) pp 8417 - 8423; (Article) doi:10.1021/jo061334v

參見

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