Dodecahedran
platonischer Kohlenwasserstoff, Käfigverbindung
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Dodecahedran ist ein Molekül aus der Gruppe der isocyclischen Kohlenwasserstoffe und besitzt die Summenformel C20H20.
| Strukturformel | ||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Dodecahedran | |||||||||
| Summenformel | C20H20 | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 260,36 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||
| Dichte |
1,434 g·cm−3[1] | |||||||||
| Schmelzpunkt |
430 °C[1] | |||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||
Das Molekül hat die Form eines Dodekaeders – eines platonischen Körpers – und gehört somit zur Gruppe der platonischen Kohlenwasserstoffe.[3] Dabei ist jedes Kohlenstoffatom mit drei weiteren Kohlenstoffatomen und einem Wasserstoffatom verbunden. Immer fünf Kohlenstoffatome bilden somit eine Seitenfläche des 12-flächigen Polyeders. Das Dodecahedran wurde erstmals 1982 von Leo A. Paquette synthetisiert.[4] Die Verbindung kristallisiert in einem kubischen Kristallgitter.[1]
Stäbchenmodell Dodecahedran
Dodekahedran, dynamische Präsentation. Alle Kanten sind C–C-Bindungen, Methingruppen (CH-Gruppen) bilden die Ecken
Kalottenmodell Dodecahedran
Synthese
Die von Leo A. Paquette beschrittene Route zu Dodecahedran ermöglichte zwar die Erstsynthese, erwies sich aber in der Folgezeit als zu aufwändig, um Multi-Gramm-Mengen an Dodecahedran bereitzustellen und die Chemie der Dodecahedrane im Detail zu untersuchen. Diese wurde erst durch die im Arbeitskreis Horst Prinzbach ausgearbeitete Pagodan-Route zum Dodecahedran möglich. Die Route ist benannt nach dem Kohlenwasserstoff Pagodan (C20H20),[5] da in ihrer ursprünglichen Variante Dodecahedran durch katalysierte Gasphasenisomerisierung von Pagodan erhalten wurde.[6][7] Eine Zusammenfassung der über mehrere Jahre optimierten Route in ihrer Endversion – die nun immer noch über Pagodan-Derivate verläuft aber die nur in geringen Ausbeuten zu erreichende direkte Isomerisierung von Pagodan zu Dodecahedran vermeidet – findet sich im nachfolgenden Schema.[8]
Die Synthese beginnt mit dem ehemals als Insektizid eingesetzten Isodrin (1). Im Laufe der Synthese werden einige weniger bekannte Reaktionsschritte durchlaufen.
Herauszuheben sind:
- Dyotroper H-Transfer (3) → (4)
- [2+2]/[6+6]-Photocycloaddition (9) → (10)
- transannularer Hydrid-Transfer unter Eintritt eines Nuclophils (17) → (18)
- Nutzung eines „nackten“ Fluorids als sterisch schlanke, starke Base (18) → (19)
