Циклокарбон - Cyclocarbon

А цикло[п] углерод это химическое соединение состоящий исключительно из числа п атомов углерода ковалентно связаны в звенеть. Поскольку соединения состоят только из атомов углерода, они аллотропы углерода. Возможные схемы склеивания включают все двойные связи (циклический кумулен ) или чередование одинарные облигации и тройные облигации (циклический полиин ).[1][2][3]

По состоянию на 2020 год единственным синтезированным циклоуглеродом является цикло [18] углерод.

Цикло [6] углерод

Основная статья: Бензотриин

(Гипотетический) шестиуглеродный член этого семейства (C6) также называется бензотриин.

Цикло [18] углерод

Основная статья: Цикло [18] углерод

Самый маленький цикло [п] углерод прогнозируется термодинамически стабильный это C18, с вычисленным энергия деформации 72 килокалорий на моль.[1][3] Команда IBM / Oxford заявила о синтезе своих молекул в твердом состоянии в 2019 году:[4]

Синтез циклоуглерода

По мнению этих исследователей IBM, синтезированный циклоуглерод имеет чередование тройные и одинарные связи, а не полностью состоящие из двойных связей. Это якобы делает эту молекулу полупроводник.[5]

Большой цикло [n] углерод

Seenithurai & Chai 2020 обнаружили, что более крупные цикло [n] углеродные атомы [до 100 углеродных атомов] проявляют полирадикальный характер и сообщают о линейных углеродных цепях (l-CC [n]), а также о циклической углеродной цепи или цикло [n] углероде (c- CC [n]), где n = 10-100.[6] По всем расследованным делам л-CC [п] и c-CC [п] - синглеты основного состояния, а c-CC [п] энергетически более устойчивы, чем л-CC [п]. Электронные свойства л-CC [п] и c-CC [п] отображают своеобразные модели колебаний для меньших значений пс последующими монотонными изменениями для больших значений п. Для меньших углеродных цепочек, нечетные л-CC [п] более устойчивы, чем соседние четные, и c-CC [4м + 2]/c-CC [4м] (куда м - целые положительные числа) более / менее стабильны, чем соседние нечетные. С увеличением п, л-CC [п] и c-CC [п] обладают возрастающей полирадикальной природой в своих основных состояниях, при этом активные орбитали делокализованы по всей длине л-CC [п] или по всей окружности c-CC [п].[6]

По результатам TAO-LDA, чем меньше c-CC [n] (до = 22, где м положительные целые числа) обладают нерадикальной природой и значительными синглет-триплетными энергетическими щелями (например, более 20 ккал / моль). Принимая во внимание их высокую стабильность, можно ожидать, что эти относительно стабильные циклические углеродные цепи, такие как c-CC [10], c-CC [14], c-CC [18] и c-CC [22], вероятно, будут синтезированы в ближайшем будущем.[6] Среди них, c-CC [18] (т.е. цикло [18] углерод) был недавно синтезирован командой IBM / Oxford в 2019 году. [4]

Рекомендации

  1. ^ а б Джордж А. Адамсон; Чарльз В. Рис (1996). «На пути к полному синтезу цикло [п] углерод и образование цикло [6] углерода ». J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (13): 1535–1543. Дои:10.1039 / P19960001535.
  2. ^ Ив Рубин; Кэролайн Б. Ноблер; Франсуа Дидерих (1990). «Предшественники цикло [n] углеродов: от 3,4-диалкинил-3-циклобутен-1,2-дионов и 3,4-диалкинил-3-циклобутен-1,2-диолов до циклобутенодегидроаннуленов и высших оксидов углерода» . Варенье. Chem. Soc. 112 (4): 1607–1617. Дои:10.1021 / ja00160a047.
  3. ^ а б Франсуа Дидерих; Ив Рубин; Кэролайн Б. Ноблер; Роберт Л. Веттен; Кеннет Э. Шрайвер; Кендалл Н. Хоук; И Ли (8 сентября 1989 г.). «Полностью углеродные молекулы: свидетельства образования цикло [18] углерода из стабильного органического предшественника». Наука. 245 (4922): 1088–1090. Bibcode:1989Научный ... 245.1088D. Дои:10.1126 / science.245.4922.1088. PMID  17838807.
  4. ^ а б Кайзер, Катарина (15 августа 2019 г.). «Sp-гибридизованный молекулярный углеродный аллотроп, цикло [18] углерод». Наука. 365 (6459): 1299–1301. arXiv:1908.05904. Дои:10.1126 / science.aay1914. PMID  31416933.
  5. ^ Кастельвекки, Давиде (15 августа 2019 г.). «Химики сделали первое в мире кольцо из чистого углерода». Природа. 572 (7770): 426. Дои:10.1038 / d41586-019-02473-z.
  6. ^ а б c Сеэнитураи, Сонай; Чай, Дженг-Да (4 августа 2020 г.). «TAO-DFT исследование электронных свойств линейных и циклических углеродных цепочек». Научные отчеты. 10 (1): 1–13. Дои:10.1038 / s41598-020-70023-z.