Cyklokarbon - Cyclocarbon

A cyklo [n]uhlík je chemická sloučenina skládající se pouze z čísla n atomů uhlíku kovalentně propojeno v a prsten. Protože sloučeniny jsou složeny pouze z atomů uhlíku, jsou allotropy uhlíku. Možné vzory lepení zahrnují všechny dvojné vazby (cyklický kumulen ) nebo střídavě jednoduché vazby a trojné vazby (cyklický polyyne ).[1][2][3]

Od roku 2020 je jediným cyklokarbonátem, který byl syntetizován cyklo [18] uhlík.

Cyklo [6] uhlík

Hlavní článek: Benzotriyn

(Hypotetický) šestičlenný člen této rodiny (C6) se také nazývá benzotriyn.

Cyklo [18] uhlík

Hlavní článek: Cyklo [18] uhlík

Nejmenší cyklo [n] uhlík předpovídal, že bude termodynamicky stabilní je C.18, s vypočítaným kmenová energie 72 kilokalorií na mol.[1][3] Tým IBM / Oxford tvrdil, že v roce 2019 syntetizuje své molekuly v pevném stavu:[4]

Syntéza cyklokarbonu

Podle těchto výzkumníků IBM syntetizovaný cyklokarbon má střídavý trojné a jednoduché vazby, spíše než aby byly vyrobeny výhradně z dvojných vazeb. To údajně dělá tuto molekulu a polovodič.[5]

Velké cyklo [n] uhlíky

Seenithurai & Chai 2020 zjistili, že větší cyklo [n] uhlíky [do 100 atomů uhlíku] vykazují polyradikální charakter a vykazují lineární uhlíkové řetězce (l-CC [n]), jakož i cyklický uhlíkový řetězec nebo cyklo [n] uhlík (c- CC [n]), kde n = 10–100.[6] U všech vyšetřovaných případů l-CC [n] a C-CC [n] jsou singlet v základním stavu a C-CC [n] jsou energeticky stabilnější než l-CC [n]. Elektronické vlastnosti l-CC [n] a C-CC [n] zobrazí zvláštní oscilační vzory pro menší hodnoty n, následované monotónními změnami pro větší hodnoty n. U menších uhlíkových řetězců liché l-CC [n] jsou stabilnější než sousední sudá čísla a C-CC [4m + 2]/C-CC [4m] (kde m jsou kladná celá čísla) jsou více / méně stabilní než sousední lichá čísla. S nárůstem o n, l-CC [n] a C-CC [n] mají ve svých základních stavech rostoucí polyradikální povahu, přičemž aktivní orbitaly jsou delokalizovány po celé délce l-CC [n] nebo po celém obvodu C-CC [n].[6]

Na základě výsledků TAO-LDA, tím menší C-CC [n] (až = 22, kde m jsou pozitivní celá čísla) mají neradikální povahu a značné mezery v singlet-tripletové energii (např. větší než 20 kcal / mol). Vzhledem k jejich vysoké stabilitě lze předpokládat, že tyto relativně stabilní cyklické uhlíkové řetězce, jako např C-CC [10], C-CC [14], C-CC [18] a C-CC [22], budou pravděpodobně syntetizovány v blízké budoucnosti.[6] Mezi nimi, C-CC [18] (tj. Cyklo [18] uhlík) byl nedávno syntetizován týmem IBM / Oxford v roce 2019. [4]

Reference

  1. ^ A b George A. Adamson; Charles W. Rees (1996). „Směrem k úplné syntéze cyklo [n] uhlíky a tvorba cyklo [6] uhlíku ". J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (13): 1535–1543. doi:10.1039 / P19960001535.
  2. ^ Yves Rubin; Carolyn B. Knoblerová; Francois Diederich (1990). „Prekurzory cyklo [n] uhlíků: od 3,4-dialkynyl-3-cyklobuten-1,2-dionů a 3,4-dialkynyl-3-cyklobuten-1,2-diolů po cyklobutenodehydroannuleny a vyšší oxidy uhlíku" . J. Am. Chem. Soc. 112 (4): 1607–1617. doi:10.1021 / ja00160a047.
  3. ^ A b François Diederich; Yves Rubin; Carolyn B. Knoblerová; Robert L. Whetten; Kenneth E. Schriver; Kendall N. Houk; Yi Li (8. září 1989). „All-Carbon Molecules: Evidence for the Generation of Cyclo [18] carbon from a Stable Organic Precursor“. Věda. 245 (4922): 1088–1090. Bibcode:1989Sci ... 245.1088D. doi:10.1126 / science.245.4922.1088. PMID  17838807.
  4. ^ A b Kaiser, Katharina (15. srpna 2019). "Sp-hybridizovaný molekulární uhlíkový allotrope, cyklo [18] uhlík". Věda. 365 (6459): 1299–1301. arXiv:1908.05904. doi:10.1126 / science.aay1914. PMID  31416933.
  5. ^ Castelvecchi, Davide (15. srpna 2019). „Lékárny vyrábějí vůbec první prsten z čistého uhlíku“. Příroda. 572 (7770): 426. doi:10.1038 / d41586-019-02473-z.
  6. ^ A b C Seenithurai, Sonai; Chai, Jeng-Da (4. srpna 2020). „TAO-DFT zkoumání elektronických vlastností lineárních a cyklických uhlíkových řetězců“. Vědecké zprávy. 10 (1): 1–13. doi:10.1038 / s41598-020-70023-z.