WikiDer > Fene-Straße

EIN Fensterläden ist in der organische Chemie eine Verbindung zu einer Zentrale quartäres Kohlenstoffatom die als gemeinsame Ecke von 4 verknüpften functions fungiert Ringsysteme.^[1] Sie können als Doppel angesehen werden Spiro-Verbindung. Gerade bei den kleineren Ringen führt dies zu einem hohen Grad an Ringdehnung und Instabilität. Diese letzten Faktoren bedeuten einerseits, dass die Verbindungen technisch und praktisch wenig brauchbar sind, aber die Eigenschaften sind für Chemiker interessant. Der Name für diese Gruppe von Verbindungen wurde 1972 von vorgeschlagen Vlasios Georgisch und Martin Saltzmann^[2] und leitet sich vom lateinischen Wort für Fenster ab: Fensterheber.

Fenusrisse, von links nach rechts: allgemeine Formel für Fenusrisse; [4,4,4,4]Phenestran mit den gezeigten Kohlenstoffatomen; [5,5,5,5]Fenestran

Das kleinste Mitglied dieser Familie bestehend aus 4 verpaarten Cyclopropanringe ist [3,3,3,3]Fenestran oder Pyramiden, ein Molekül ähnlich Tetraeder, sogar bemerkenswert genug. Im nächsten (regulären) Familienmitglied sind 4 Cyclobutanringe miteinander verschmolzen, wodurch das Fenstermuster entsteht, dem die Verbindungen ihren Namen verdanken. In der Benennungskonvention von Fenestran wird die Verbindung [4,4,4,4]Phenestran genannt: Einfach die Ringgrößen zählen, die Zahlen durch Kommas getrennt in Klammern für "Fenestran" setzen und Sie haben den Namen der Verbindung. Der Standardname gemäß der IUPACRegeln ist weniger klar: Tetracyclo[3.3.1.0^3,9.0^7,9]nonan.

Im Extremfall (kleine Ringe) das zentrale Kohlenstoffatom, das normalerweise a tetraedrische Struktur wurde in eine völlig flache Struktur gezwungen. In dem Orbitalplatte eines Kohlenstoffatoms mit vier Substituenten in einer Ebene bedeutet es für Methan dass zwei der 3 sp² hybridisiert Kohlenstofforbitale bilden Standardbindungen zu 2 Wasserstoffatomen. Der dritte sp²-orbital beteiligt sich an a Dreizentren-Zwei-Elektronen-Bindung mit den zwei verbleibenden Wasserstoffatome wo die Wasserstoffatome die Elektronen liefern. Die zwei verbleibenden Valenzelektronen des Kohlenstoffs besetzen das unhybridisierte p-Orbital, senkrecht zur Ebene des Molekül. Die vier Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen sind aufgrund von Resonanzstrukturen gleich. In-silico-Berechnungen zeigen, dass es 400 bis 1050 kJ/mol braucht, um von Standardmethan in diesen flachen Zustand zu gelangen.

Eines der Fenestrane mit der höchsten Ringspannung, die tatsächlich isoliert werden, ist ein [4,4,4,5]Fenetrain, in dem die Bindungswinkel um das zentrale Kohlenstoffatom wird etwa 130° betragen, basierend auf Röntgenbeugung. Die Bindungen um das zentrale Kohlenstoffatom in diesem Molekül sind etwas kürzer, 149 Pikometer, dann der Standardwert in zum Beispiel Ethan (155 µm), während die Bindungen an der Außenseite des Moleküls auf 159 µm gestreckt werden.

Der allererste Fenetrain, der jemals hergestellt wurde, war ein [4,5,5,6] Fenestra:^[2]

Das einzige bekannte Fenestran, das in der Natur vorkommt, ist Laureneen.

Aktuelle Forschung (2006 - 2009)

Eine neuere Studie beschrieb die Synthese eines [4,5,5,5]Phenestrans, bei dem ein Kohlenstoffatom durch ein Stickstoffatom ersetzt wurde. Aza-Verbindungen bilden leichter kristalline Salze, die geeignet sind für Röntgenbeugung.^[3] Die folgende Abbildung zeigt den Reaktionsweg, der letztendlich zum Azafenestran führt 10 das, wenn er Boransalz ist isoliert.

In dem Boransalz stellt sich heraus, dass der N-C-C-Bindungswinkel 126° betragen.

Bei der Synthese von [4.6.4.6]Fenestrenen und [4.6.4.6]Phenestradienen ist ein ungewöhnlicher Kaskadenreaktion beschrieben: a 8π-disrotatorisch-6π-konrotatorischelektrozyklische Reaktion mit dem Ziel, die Anzahl separater Reaktionsschritte bei der Synthese eines Fenestrans zu minimieren.^[4]