Quadricyclan

Strukturformel
Struktur von Quadricyclan
Allgemeines
Name	Quadricyclan
Andere Namen	Tetracyclo[2.2.1.02,6.03,5]heptan Tetracyclo[3.2.0.02,7.04,6]heptan
Summenformel	C7H8
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit<ref name = "orgsyn_1"/>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 205-994-1 ECHA-InfoCard 100.005.450 PubChem 78961 ChemSpider 71294 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	92,14 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,982 g·cm−3<ref name = "exciton">Exciton: QUADRICYCLANE Datasheet</ref>
Schmelzpunkt	−44 °C<ref name = "exciton"/>
Siedepunkt	108–111 °C<ref name = "exciton"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Sigma">Datenblatt Quadricyclane, 99% bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> Gefahr H- und P-Sätze H: 225​‐​330 P: 210​‐​260​‐​284​‐​310<ref name="Sigma" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Quadricyclan ist ein gespannter, multicyclischer Kohlenwasserstoff, der als potentieller Kandidat für Raketentreibstoffe und zur Speicherung von Sonnenenergie diskutiert wird. Diese Anwendungen sind limitiert durch die relativ niedrige Zersetzungstemperatur von unter 400 °C.

Struktur und Eigenschaften

Quadricyclan ist ein hochgespanntes Molekül (329,5 kJ/mol). Die Isomerisierung zu Norbornadien geschieht ohne Katalysatoren bei niedrigen Temperaturen langsam.<ref name = petrov>Petrov, V. A; Vasil’ev, N. V. „Synthetic Chemistry of Quadricyclane“ Current Organic Synthesis (2006) 3, S. 215–259 (Abstract).</ref> Wegen seiner gespannten Struktur und thermischen Stabilität wurde es intensiv untersucht.

Herstellung

Quadricyclan wird durch Bestrahlung von Norbornadien mit UV-Strahlung von ca. 300 nm in Gegenwart von Sensibilisierern wie Michlers Keton hergestellt.<ref>P S Kalsi: Organic Reactions And Their Mechanisms. New Age International, 2000, ISBN 978-8-122-41268-0, S. 366 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).</ref><ref>Patentanmeldung US2004054244A1: Process of quadricyclane production. Angemeldet am 12. September 2003, veröffentlicht am 18. März 2004, Anmelder: Paul Cahill, Richard Steppel, Erfinder: Exciton.‌</ref> Andere Sensibilisierer wie Aceton, Kupfer(I)-chlorid<ref name="Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer"></ref>, Benzophenon, Acetophenon, können auch genutzt werden, ergeben aber schlechtere Ausbeuten.

Reaktion von Norbornadien zu Quadricyclan: Hinreaktion durch Energiezufuhr aus UV-Licht hν und Rückreaktion durch Temperaturerhöhung Δ
Reaktion von Norbornadien zu Quadricyclan:
Hinreaktion durch Energiezufuhr aus UV-Licht hν und Rückreaktion durch Temperaturerhöhung Δ

Die Rückreaktion ist in Gegenwart von Metallkomplexkatalysatoren wie Metall-Porphyrinen bei Temperaturen über 100 °C möglich.<ref name="Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer" />

Speicherung von Sonnenenergie

Durch die Isomerisierung von Norbornadien zu Quadricyclan wird eine Energie von ΔH = −89 kJ/mol 'gespeichert'. Das System kann also potentiell als Speicher für Solarenergie genutzt werden.<ref>Dubonosov, A. D; Bren, V. A; Chernoivanov, V. A. „Norbornadiene – quadricyclane as an abiotic system for the storage of solar energy.“ Russ. Chem. Rev. (Engl. Transl.) 71 (2002): S. 917–927.</ref><ref>Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung2</ref> Da die Hauptabsorption dieser Reaktion bei rund 300 nm liegt, aber nur geringe Anteile des Sonnenlichts unter 400 nm liegen, ist dieser Einsatz aber begrenzt.

Reaktionen

Quadricyclan reagiert glatt mit Essigsäure zu einer Mischung von Nortricyclylacetat und exo-Norbornylacetat.<ref name = petrov/> Ähnlich wie Cyclopropan geht Quadricyclan Additionsreaktionen ein, z. B. auch mit Brom oder Wasserstoff. Dabei entstehen Norbornen- oder Norbornadienderivate.<ref name=„Lexikon3“>Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher (Koordinatoren): Lexikon der Chemie in drei Bänden, Spektrum Verlag, Heidelberg, Band 3, 1999, ISBN 3-8274-0381-2, S. 131.</ref> Es reagiert auch mit vielen Dienophilen zu 1:1-Addukten.<ref name = "orgsyn_1">Claibourne D. Smith: Quadricyclane In: Organic Syntheses. 51, 1971, S. 133, doi:10.15227/orgsyn.051.0133; Coll. Vol. 6, 1988, S. 962 (PDF).</ref>

Literatur

• E. J. Wucherer, Angelica Wilson: Chemical, Physical and Hazards Properties of Quadricyclane, Air Force Research Laboratory, Edwards Air Force Base CA 93524-7048, März 1998 (PDF).
• Beyer / Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, 19. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1981, ISBN 3-7776-0356-2, S. 390.
• Streitwieser / Heathcock: Organische Chemie, 1. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim 1980, ISBN 3-527-25810-8, S. 1351–1352.

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

Commons: Quadricyclan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien