Также по теме

АДАМАНТАН

АДАМАНТАН – трицикличесий мостиковый углеводород состава С10H16, молекула которого состоит из трех циклогексановых колец; пространственное расположение атомов углерода в молекуле адамантана то же, что и в кристаллической решетке алмаза. Согласно систематической номенклатуре, адамантан следует называть – трицикло [3.3.1.13,7] деканом.

Обычно адамантан изображают одним из следующих способов:

В органической химии существует небольшое число веществ, которые вызывали громадный интерес химиков всего мира. Среди подобных соединений – структуры бензола, ферроцена, карборана, фуллеренов и адамантана, есть и другие молекулярные структуры, вызывавшие и вызывающие интерес химиков-органиков. Вероятно, это во многом обусловлено необычностью структуры самих молекул, особенно высокой степенью их симметрии.

Строение адамантана.

Углеродный скелет молекулы адамантана подобен структурной единице алмаза.

Именно поэтому название «адамантан» произошло от греческого «adamas» – алмаз. Экспериментально полученные структурные характеристики адамантана:

Подобная структура сохраняется практически у всех производных адамантана, что обусловлено высокой устойчивостью адамантанового каркаса. Адамантан – родоначальник гомологического ряда семейства углеводородов алмазоподобного строения диамантана, триамантана и т.д.:

.

На основе химии адамантана возникла и развилась одна из областей современной органической химии – химия органических полиэдранов.

Адамантан, несмотря на небольшую молекулярную массу, обладает необычно высокой для насыщенных углеводородов температурой плавления – 269° С. Эта аномально высокая температура обусловлена высокой симметрией жесткой алмазоподобной молекулы адамантана. Вместе с тем, относительно слабое межмолекулярное взаимодействие в кристаллической решетке приводит к тому, что углеводород легко возгоняется, частично – уже при комнатной температуре.

В отличие от самого адамантана, его алкилзамещенные плавятся при гораздо более низких температурах (1-метиладамантан – при 103° С, а 1-этиладамантан – при –58° С) вследствие нарушения симметрии молекулы и увеличения колебательной и вращательной подвижности ее звеньев.

Несмотря на отсутствие в адамантане асимметрического атома углерода (атома углерода, связанного с четырьмя различными заместителями, расположенными в вершинах тетраэдра), производные адамантана, содержащие четыре различных заместителя в узловых положениях, оптически активны. Центр молекулы таких производных адамантана выполняет роль гипотетического асимметрического атома углерода.

Например:

.

В данном случае оптическая активность обусловлена возникновением особого типа асимметрии – асимметрии молекулярного тетраэдра. Величина оптического вращения для таких соединений невелика и редко превышает 1°.

Помимо оптической, для замещенных адамантанов характерна структурная изомерия, в зависимости от того к узловому или к мостиковому атому углерода присоединен заместитель. Например, возможны 1- и 2- пропиладамантаны, соответственно:

Для дизамещенных производных адамантана с одним мостиковым заместителем пространственная ориентация этого заместителя может быть аксиальной (а) или экваториальной (е), в зависимости от расположения заместителя по отношению к плоскости общего для обоих заместителей циклогексанового кольца (на рисунке выделено жирным) или ее можно обозначить как цис- и транс-. Например, для 1,3-дибромадамантана, возможны два изомера: 1,3а-дибромадамантан и 1,3е-дибромадамантан, соответственно:

Получение адамантана и его алкилпрозводных

Единственным природным продуктом, содержащим адамантан и его гомологи, является нефть. Впервые адамантан был получен при исследовании нефти Годонинского месторождения (бывшая Чехословакия) в 1933 С.Ландой и В.Махачеком. Однако вследствие низкого содержания адамантана в нефти (оно обычно не превышает 0,001% масс.) получение его из этого сырья нецелесообразно. Количество адамантана в различных видах нефти зависит от ее химической природы нефти. Наиболее высое содержание адамантана в нефти нафтенового типа. Напротив, парафинистая нефть содержит адамантан в значительно меньших количествах. В нефти есть и алкильные производные адамантана, в частности, 1-метил, 2-метиладамантаны и 1-этиладамантан.

Так как выделение адамантана из нефти осложнено его низким содержанием, были разработаны методы химического синтеза этого вещества.

Впервые адамантан синтетическим путем удалось получить в 1941 швейцарцу Прелогу по следующей схеме:

.