Diamantan

Diamantan
Strukturní vzorec
Strukturní vzorec
Model molekuly
Model molekuly
Obecné
Systematický názevpentacyklo[7.3.1.14,12.02,7.06,11]tetradekan
Sumární vzorecC14H20
Vzhledbílé krystaly
Identifikace
Registrační číslo CAS2292-79-7
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)850-415-3
PubChem123154
ChEBI38223
SMILESC1C5CC2C3C(C4C1C2CC(C3)C4)C5
InChI1S/C14H20/c1-7-2-12-10-4-8-5-11(9(1)10)13(3-7)14(12)6-8/h7-14H,1-6H2
Vlastnosti
Molární hmotnost188,31 g/mol
Teplota tání244,73 °C (517,88 K)
Teplota varu269,5±7 °C (542,6±7 K)
Hustota1,092±0,060 g/cm3
Rozpustnost ve vodě8,1×10−5 g/100 ml
Rozpustnost v nepolárních
rozpouštědlech
rozpustný v diethyletheru
Tlak páry1,6 Pa
Bezpečnost
GHS07 – dráždivé látky
GHS07
[1]
H-větyH315 H319 H335[1]
P-větyP261 P264+265 P271 P280 P302+352 P304+340 P305+351+338 P319 P332+317 P337+317 P362+364 P403+233 P405 P501[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Některá data mohou pocházet z datové položky.

Diamantan je organická sloučenina patřící mezi diamantoidy, uhlovodíky s klecovitou strukturou podobnou jednotkové buňce diamantu. Tuto bezbarvou až bílou pevnou látku lze izolovat z ropy a zemního plynu. Diamantoidy se vyznačují neobvyklými vlastnostmi, jako jsou nízké povrchové napětí, vysoká hustota, hydrofobicita, a odolnost vůči oxidaci.[2]

Výskyt a historie

Diamantan se přirozeně vyskytuje v surové ropě; předpokládá se, že adamantany a diamantany se zde vytváří katalytickými přesmyky polycyklických naftenů. Přestože se obvykle vyskytují jen ve stopových množstvích, tak se díky termodynamické stabilitě koncentrují, takže se stávají významnými složkami některých kondenzátů zemního plynu.[3]

Diamantan je druhým členem řady diamantoidů.

V roce 1966 byl diamantan izolován z vysokovroucích frakcí hodonínské ropy (kde byl také objeven adamantan) a také se podařilo zlepšit účinnost jeho umělé přípravy, na 10 %., Přestože bylo stále obtížné jej získat ve větších množstvích, tak se diamantan stal podobně dostupným jako adamantan a jeho výzkum byl usnadněn.[4]

Příprava a výroba

Diamantan lze připravit přesmyky pentacyklických tetradekanů, katalyzovanými Lewisovými kyselinami; nejlepší výtěžnost (84 %) poskytuje trans-tetrahydro-binor-S Další možností je přesmyk hydrogenované sloučeniny binoru-S, při kterém výtěžnost činí kolem 70 %. Jiné prekurzory, se silnějšími sterickými efekty, vytváří diamantan s menšími výtěžky (1–47 %), jelikož se disproporcionují.[4]

Průmyslová výroba začíná dimerizací norbornadienu (1), katalyzovanou směsí bromidu kobaltnatého, trifenylfosfinu, a etherátu fluoridu boritého. Vzniklý dimer (2) se hydrogenuje na izomery tetrahydro-binor- (3a–3d), kde sterické interakce způsobují převažující tvorbu izomerů 3a a 3b. Dalším krokem je přesmyk, prováděný v horkém cyklohexanu nebo sulfidu uhličitém za přítomnosti bromidu hlinitého, jehož hlavním produktem je diamantan (4).[5][6][7]

Výroba diamantanu

Diamantan lze také získat tepelným štěpením alkanů s dlouhými řetězci; předpokládá se, že peroces probíhá skrz radikálovou adici. I když takto vzniká alkylovaný diamantan, tak se tvoří i větší množství derivátů adamantanu, protože jsou termodynamicky stálejší. Při tomto postupu se vytváří i homologická řada n-alkanů s až 35 atomy uhlíku, a také koks.[8]

Vlastnosti

Diamantan patří do skupiny sloučenin známých jako diamantoidy. Jejich struktura se skládá z buněk o diamantovité struktuře:

Součást diamantovité struktury adamantanu (světle šedě, vlevo), diamantanu (červeně) a triamantanu (tmavě šedě, vpravo)


Vzhledem ke své struktuře má diamantan oproti jiným uhlovodíkům vysokou teplotu tání a je také chemicky i tepelně stálejší.

Slučovací entalpieZdroj
[9]
[9]

Reakce

Diamantan lze nitrovat působením tetrafluorboritanu nitronianitromethanu neobsahujícím nitrily za vzniku směsi dvou izomerních nitrodiamantanů.[10]

Chlorací chloridem hlinitým a acetylchloridem vznikají 1- a 4-chlordiamantan ve stejných množstvích, zatímco při použití kyseliny chlorsírové převažuje mezi produkty 1-chlorovaný izomer. Hydrolýzou takto vzniklých chloridů se tvoří alkoholy, které lze oddělit sloupcovou chromatografií.[11]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Diamantane na anglické Wikipedii.

  1. a b c https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/123154
  2. Peter Schreiner; Andrey Fokin; Natalie Fokina; Boryslav Tkachenko; Jeremy Dahl; Robert Carlson. Synthesis of Diamondoid Carboxylic Acids. Synthesis. 2011, s. 259. DOI 10.1055/s-0031-1289617. 
  3. J. E. Dahl; S. G. Li; R. M. Carlson. Isolation and Structure of Higher Diamondoids, Nanometer-Sized Diamond Molecules. Science. 2011, s. 259. DOI 10.1126/science.1078239. PMID 12459548. 
  4. a b Tamara M. Gund; Eiji Osawa; Van Zandt Williams; Paul v. R. Schleyer. Diamantane. I. Preparation of diamantane. Physical and spectral properties. The Journal of Organic Chemistry. 1974, s. 2979. DOI 10.1021/jo00934a009. 
  5. Gund, T. M.; Osawa, E.; Van Zandt, W.; Schleyer, P. v. R.: Diamantane. 1. Preparation of Diamantane. Physical and Spectral Properties, Journal of Organic Chemistry, Band 39, Nr. 20, 1974, S. 2979–2987, doi:10.1021/jo00934a009
  6. Gund, T. M.; Osawa, E.; Van Zandt, W.; Schleyer, P. v. R.: A Convenient, High-Yield Preparation of Diamantane (Congressane), Tetrahedron Letters, 1970, Band 11 , Nr. 44, S. 3877–3880, doi:10.1016/S0040-4039(01)98613-7
  7. Gund, T. M.; Thielecke, W.; Schleyer, P. v. R.: Diamantane: PENTACYCLO[7.3.1.14,12.02,7.06,11]TETRADECANE[Butanetetraylnaphthalene, 3,5,1,7-[1,2,3,4]-decahydro-], Organic Syntheses, Band 53, 1973, S. 30, doi:10.15227/orgsyn.053.0030
  8. G. N. Gordadze; M. V. Giruts. Synthesis of adamantane and diamantane hydrocarbons by high-temperature cracking of higher n-alkane. Petroleum Chemistry. 2008, s. 414. DOI 10.1134/S0965544108060029. 
  9. a b Clark,T.; Knox, T. M.; McKervey, M. A.; Mackle, H.; Rooney, J. J.:Thermochemistry of bridged-ring substances. Enthalpies of formation of some diamondoid hydrocarbons and of perhydroquinacene. Comparisons with data from empirical force field calculations, Journal of the American Chemical Society, Band 101, Nr. 9, 1979, S. 2404–2410, doi:10.1021/ja00503a028
  10. G. A. Olah; P. Ramaiah; C. B. Rao; G. Sandford; R. Golam; N. J. Trivedi; J. A. Olah. Nitration of adamantane and diamantane with nitronium tetrafluoroborate. Journal of the American Chemical Society. 1993, s. 7246–7249. DOI 10.1021/ja00069a024. 
  11. T. Courtney; D. E. Johnston; M. A. McKervey; J. J. Rooney. The chemistry of diamantane: synthesis and some functionalisation reactions. Journal of the Chemical Society. 1972, s. 2691–2696. DOI 10.1039/P19720002691. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Nitration of diamantane.PNG
Nitration of en:diamantane. (1993). "Nitration of adamantane and diamantane with nitronium tetrafluoroborate". J. Am. Chem. Soc. 115 (16): 7246–7249. DOI:10.1021/ja00069a024.
Struktur Diamantan.svg
structural formula of diamantane
Diamantan im Diamant.svg
Structures of adamantane (light-grey), diamantane (red) and triamantane (dark-grey) in the diamond-lattice (based on [1]).
Congressane-3D-balls.png
Autor: Jynto (talk), Licence: CC0

Ball-and-stick model of the congressane molecule, a polycyclic hydrocarbon.

Colour code:

Carbon, C: black
Hydrogen, H: white
Synthesis diamantane.svg
Synthesis of diamantane (based on [1], [2] and [3])