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.Petrov, V. A; Vasil’ev, N. V. „Synthetic Chemistry of Quadricyclane“ Current Organic Synthesis (2006) 3, S. 215–259 (Abstract). 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.P S Kalsi: Organic Reactions And Their Mechanisms. New Age International, 2000, ISBN 978-8-122-41268-0, S. 366 (). Andere Sensibilisierer wie Aceton, Kupfer(I)-chlorid, Benzophenon, Acetophenon, können auch genutzt werden, ergeben aber schlechtere Ausbeuten.
rahmenlos|hochkant=1.6|Reaktion von Norbornadien zu Quadricyclan:Hinreaktion durch Energiezufuhr aus UV-Licht hν und Rückreaktion durch Temperaturerhöhung ΔReaktion 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.
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.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. 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. Ähnlich wie Cyclopropan geht Quadricyclan Additionsreaktionen ein, z. B. auch mit Brom oder Wasserstoff. Dabei entstehen Norbornen- oder Norbornadienderivate.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. Es reagiert auch mit vielen Dienophilen zu 1:1-Addukten.
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
Weblinks
Kategorie:Cyclopropan Kategorie:Cyclobutan Kategorie:Cyclopentan Kategorie:Polycyclischer aliphatischer Kohlenwasserstoff