1,3,5,7-cyclo-octatetraëen, doorgaans afgekort tot cyclo-octatetraëen of COT, is een onverzadigd derivaat van cyclo-octaan met als brutoformule C8H8. In de rij van monocyclische geconjugeerde systemen (de annulenen) wordt het ook aangeduid als annuleen. De meervoudig onverzadigde koolwaterstof komt bij kamertemperatuur voor als een kleurloze tot lichtgele ontvlambare olieachtige vloeistof.
In tegenstelling tot benzeen (C6H6) is cyclo-octatetraëen niet aromatisch. De reactiviteit komt overeen met die van een gewone meervoudig onverzadigde verbinding: zo kunnen additiereacties gewoon uitgevoerd worden.
Geschiedenis Cyclo-octatetraëen werd voor het eerst in 1905 gesynthetiseerd door Richard Willstätter door middel van successieve Hofmann-eliminaties:Mason, S. "The Science and Humanism of Linus Pauling (1901-1994)", Chemical Society Reviews 26, 1 (February 1997).
600px|Synthese van COT zoals uitgevoerd door Willstätter (1905)
De door Willstätter verwachte aromaticiteit werd niet aangetroffen. Tussen 1939 en 1943 heeft een aantal Amerikaanse onderzoekers tevergeefs geprobeerd cyclo-octatetraëen te synthetiseren. Als verklaring voor de mislukking werd aangevoerd dat Willstätter niet cyclo-octatetraëen, maar een isomeer ervan, styreen gemaakt had. In zijn autobiografie merkte Willstätter op dat de reductie van de door hem gemaakte verbinding tot cyclo-octaan (een onmogelijke reactie voor styreen) voor de Amerikanen blijkbaar geen probleem was. In 1947 werd de synthese van cyclo-octatetraëen door Walter Reppe via een andere route (uitgaande van ethyn, in aanwezigheid van een warm mengsel van nikkelcyanide en calciumcarbide) gerealiseerd, waarmee het oorspronkelijke werk van Willstätter bevestigd werd:
left|400px|Synthese van cyclo-octatetraëen volgens Reppe|alt=Synthese van cyclo-octatetraeen volgens Reppe
De oorspronkelijke synthese van Richard Willstätter gaf een relatief lage opbrengst. Reppes synthese van cyclo-octatetraëen, startend vanuit ethyn, was met bijna 90% veel beter.
Structuur en eigenschappen Al vroeg was aangetoond dat cyclo-octatetraëen geen aromaticiteit vertoonde,Johnson, A.W., Sci. Progress; 506; 1947; 35. maar aan de andere kant wezen elektrondiffractie-experimenten in de richting van identieke bindingen tussen de koolstofatomen. Röntgendiffractie, uitgevoerd door H.S. Kaufman, maakte echter duidelijk dat er twee verschillende koolstof-koolstof-afstanden in cyclo-octatetraëen voorkomen. Dit resultaat toonde ondubbelzinnig aan dat cyclo-octatetraëen een annuleen is met gefixeerde, alternerende enkele en dubbele bindingen. De standaardvorm van cyclo-octatetraëen is een niet-vlakke, badkuipachtige vorm, met hoeken van 126,1° tussen de koolstofatomen. De hoek tussen de dubbele binding en het waterstofatoom bedraagt 117,6°.
Reacties Omdat cyclo-octatetraëen instabiel is en makkelijk explosieve peroxiden vormt, wordt vaak een kleine hoeveelheid hydrochinon aan commercieel verkrijgbare preparaten toegevoegd. Bij het openen van een recipiënt dient eerst te worden gecontroleerd op aanwezigheid van peroxiden. Witte kristallen rond de hals van de fles wijzen op de aanwezigheid van deze peroxiden. Zij kunnen bij mechanische verstoring exploderen.
De dubbele bindingen in cyclo-octatetraëen vertonen eenzelfde reactiviteit als die in alkenen. Mono- en polyepoxiden kunnen eenvoudig door reactie met peroxycarbonzuren of dimethyldioxiraan bereid worden. Een aantal additiereacties is ook beschreven. Via ringopeningpolymerisatie zijn uit alkylgesubstitueerd cyclo-octatetraëen stabiele polyacetylenen bereid, die potentiële organische geleiders zijn. cyclo-octatetraëen en derivaten zijn gebruikt als liganden in metaalcomplexen en sandwichverbindingen.
Cyclo-octatetraënide-anion thumb|right|200px|Molecuulmodel van het cyclo-octatetraënide-anion Cyclo-octatetraëen reageert snel met metallisch kalium tot het zout K2COT. Hierin komt het dianion C8H82− voor. (1960) - The cyclooctatetraenyl dianion, J. Am. Chem. Soc., 82 (14), pp. 3784-3785 (2007) - Experimental/Computational Study of the Electrochemical Oxidation of Cyclooctatetraene in Protic Media. Solvent Effects, J. Am. Chem. Soc. Het dianion is vlak en aromatisch, omdat het aantal elektronen in het π-systeem 10 bedraagt. Hiermee wordt voldaan aan de regel van Hückel.
Cyclo-octatetraëen vormt complexen met een aantal metalen, waaronder yttrium en lanthanoïden. Eéndimensionale Eu-COT-sandwichverbindingen worden als nanovezels gebruikt.JST Nanostructed Materials Project Highlights- Prof. Nakajima's Presentation De sandwichverbindingen U(COT)2 of uranoceen en Fe(COT)2 zijn bekend en beschreven.
Als Fe(COT)2 vijf dagen in een mengsel van tolueen, DMSO en 1,2-dimethoxyethaan gerefluxed wordt, ontstaat magnetiet en kristallijne koolstof waarin ook nanotubes voorkomen.Crystalline Graphite from an Organometallic Solution-Phase Reaction Erich C. Walter, Tobias Beetz, Matthew Y. Sfeir, Louis E. Brus, and Michael L. Steigerwald J. Am. Chem. Soc.; 2006; 128(49) pp 15590 - 15591; (Communication)
Omdat cyclo-octatetraëen van zijn badkuipvorm overgaat in een vlakke vorm bij de opname van elektronen zou de verbinding in principe gebruikt kunnen worden als spiervervanger. Voor dit soort toepassingen zou cyclo-octatetraëen gekoppeld moeten worden aan de keten van een geleidend polymeer waarmee de elektronen aan- en afgevoerd zouden kunnen worden.UCR Fiat Lux: Muscle building - UCR researchers hope to create artificial muscles
Voorkomen in de natuur Cyclo-octatetraëen is geïsoleerd uit sommige schimmels.Stinson, M.; Ezra, D.; Hess, W. M.; Sears, J.; Strobel, G. “An endophytic Gliocladium sp. of Eucryphia cordifolia producing selective volatile antimicrobial compounds” Plant Science 2003, volume 165, pp. 913-922.
Zie ook Azocine Cyclobutadieen
Externe link MSDS van cyclo-octatetraeen
Categorie:Cycloalkeen Categorie:Geconjugeerd polyeen Categorie:Ontvlambare stof