Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Недокись углерода
Палка модель перекиси углерода
Модель заполнения недооксида углерода
Имена
Название ИЮПАК
Пропа-1,2-диен-1,3-дион
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
MeSHУглерод + субоксид
UNII
Характеристики
С 3 О 2
Молярная масса68,031  г · моль -1
Внешностьбесцветный газ
Запахрезкий, резкий запах
Плотность3,0 кг / м 3 , газ [1]

1,114 г / см 3 , жидкость [2]

Температура плавления -111,3 ° С (-168,3 ° F, 161,8 К)
Точка кипения 6,8 ° С (44,2 ° F, 279,9 К)
реагирует
Растворимостьрастворим в 1,4-диоксане , эфире , ксилоле , CS 2 , тетрагидрофуране
1,4538 (6 ° С)
0 Д
Структура
ромбический
квазилинейный (фазозависимый)
Термохимия
66,99 Дж / моль К
276,1 Дж / моль К
-93,6 кДж / моль
Родственные соединения
Родственные оксиды
двуокись углерода
окись углерода двуокись
углерода
Родственные соединения
субсульфид
углерода субнитрид углерода
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Недокись углерода , или двуокись углерода , представляет собой оксид углерода с химической формулой C
3О
2или O = C = C = C = O. Его четыре кумулятивных двойных связи делают его кумуленом . Это один из стабильных членов ряда линейных оксоуглеродов O = C n = O, который также включает диоксид углерода (CO 2 ) и пентакарбонат диоксид ( C
5О
2). Хотя при тщательной очистке он может существовать при комнатной температуре в темноте, не разлагаясь, при определенных условиях он полимеризуется.

Вещество было открыто в 1873 году Бенджамином Броди , подвергнув угарный газ воздействию электрического тока. Он утверждал, что продукт был частью серии «оксикарбонов» с формулами C x +1 O x , а именно C 2 O, C
3О
2, С 4 О 3 , С
5О
4, ..., и идентифицировать последние два; [3] [4] однако только C
3О
2известен. В 1891 году Марселлен Бертло заметил, что нагревание чистого монооксида углерода примерно до 550 ° C приводит к образованию небольшого количества диоксида углерода, но без следов углерода, и предположил, что вместо него образовался богатый углеродом оксид, который он назвал «субоксидом». Он предположил, что это был тот же продукт, полученный с помощью электрического разряда, и предложил формулу C
2O . [5] Отто Дильс позже заявил, что более органические названия дикарбонилметан и диоксаллен также верны.

Его обычно описывают как маслянистую жидкость или газ при комнатной температуре с чрезвычайно ядовитым запахом. [6]

Синтез [ править ]

Его синтезируют нагреванием сухой смеси пятиокиси фосфора ( P
4О
10) и малоновой кислоты или ее сложных эфиров . [7] Следовательно, его также можно рассматривать как ангидрид малонового ангидрида , то есть «второй ангидрид» малоновой кислоты. [8]

Несколько других способов синтеза и реакций недооксида углерода можно найти в обзоре Рейерсона 1930 года. [6]

Полимеризация [ править ]

Недокись углерода самопроизвольно полимеризуется с образованием красного, желтого или черного твердого вещества. Постулируется, что структура представляет собой поли (α-пирон), подобную структуре в 2-пироне (α-пироне). [9] [10] Количество мономеров в полимерах варьируется (см. Оксоуглерод # Полимерные оксиды углерода ). В 1969 году была выдвинута гипотеза, что цвет марсианской поверхности был вызван этим соединением; это было опровергнуто зондами "Викинг Марс" (красный цвет вместо этого из-за оксида железа ). [11]

Использует [ редактировать ]

Недокись углерода используется при получении малонатов ; и как вспомогательное средство для улучшения сродства меха к краске.

Биологическая роль [ править ]

Это 6- или 8-кольцевые макроциклические полимеры недооксида углерода, обнаруженные в живых организмах. Они действуют как эндогенные дигоксин-подобные Na + / K + -АТФ-азы и Са-зависимые ингибиторы АТФ-азы, эндогенные натрийуретики, антиоксиданты и гипотензивные средства.

Недоокись углерода, C 3 O 2 , может производиться в небольших количествах в любом биохимическом процессе, при котором обычно образуется окись углерода CO, например, при окислении гема гемоксигеназой-1. Он также может быть образован из малоновой кислоты. Было показано, что недокись углерода в организме может быстро полимеризоваться в макроциклические поликарбонатные структуры с общей формулой ( C
3О
2) n (в основном (C
3О
2)
6и (C
3О
2)
8), и что эти макроциклические соединения являются мощными ингибиторами Na + / K + -АТФ-азы и Са-зависимой АТФ-азы и обладают физиологическими свойствами, подобными дигоксину, а также натрийуретическим и антигипертензивным действием. Считается, что эти макроциклические полимерные соединения на основе субоксида углерода являются эндогенными дигоксиноподобными регуляторами Na + / K + -АТФ-аз и Са-зависимых АТФ-аз, а также эндогенными натрийуретиками и гипотензивными средствами. [12] [13] [14] Помимо этого, некоторые авторы также считают, что эти макроциклические соединения субоксида углерода, возможно, могут уменьшить образование свободных радикалов и окислительный стресс, а также играть роль в эндогенных противораковых защитных механизмах, например, всетчатка . [15]

Структура и связь [ править ]

Структура недооксида углерода была предметом экспериментов и расчетов с 1970-х годов. Центральным вопросом является вопрос, является ли молекула линейной или изогнутой (т. Е. Является ли ). Общие исследования сходятся во мнении, что молекула очень нежесткая, с очень мелким барьером для изгиба. Согласно одному исследованию, геометрия молекулы описывается двухъямным потенциалом с минимумом при θ C 2 ~ 160 °, барьером инверсии 20 см -1 (0,057 ккал / моль) и общим изменением энергии 80 см. -1 (0,23 ккал / моль) для 140 ° ≤ θ C 2 ≤ 180 °. [16] Небольшой энергетический барьер для изгиба примерно того же порядка величины, что и колебательныйнулевая энергия . Следовательно, молекулу лучше всего описать как квазилинейную. В то время как инфракрасные [17] и электронографические исследования [18] показали, что C
3О
2имеет изогнутую структуру в газовой фазе, соединение, как было установлено, обладает по крайней мере средней линейной геометрией в твердой фазе с помощью рентгеновской кристаллографии, хотя большие тепловые эллипсоиды атомов кислорода и C 2 были интерпретированы как соответствующие быстрый изгиб (минимум θ C 2 ~ 170 °) даже в твердом состоянии. [19]

Гетерокумуленовая резонансная форма недооксида углерода, основанная на минимизации формальных зарядов, не сразу объясняет нежесткость молекулы и отклонение от линейности. Для учета квазилинейной структуры углерода субокислы, Frenking предложил недокись углерода можно рассматривать как «координационный комплекс» углерод (0) , содержащих две карбонильных лиганды и две одиноких пары: . [20] Однако вклад дательной связи в C
3О
2и подобные виды подвергались критике со стороны других как химически неразумные. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Субоксид углерода» . Периодическая таблица WebElements . Проверено 19 фев 2019 .
  2. ^ Weast RC, Astle MJ, ред. (1983). CRC Справочник по химии и физике (64-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. п. В-82. ISBN 9780849304637.
  3. Перейти ↑ Brodie BC (1873). «Заметка о синтезе болотного газа и муравьиной кислоты, а также об электрическом разложении оксида углерода» . Proc. Royal Soc. Лондон. 21 (139–147): 245–247. DOI : 10,1098 / rspl.1872.0052 . JSTOR 113037 .  Когда чистый и сухой оксид углерода [= оксид углерода] циркулирует через индукционную трубку и подвергается действию электричества, происходит разложение газа [...] Углеродная кислота [= диоксид углерода] образуется, и одновременно с его образованием в индукционной трубке может наблюдаться твердый осадок. Этот осадок представляет собой прозрачную пленку красно-коричневого цвета, выстилающую стенки трубки. Он прекрасно растворяется в воде, которая сильно окрашивается им. Раствор имеет очень кислую реакцию. Твердый осадок в сухом состоянии до контакта с водой представляет собой оксид углерода.
  4. Перейти ↑ Brodie BC (1873). "Ueber eine Synthese von Sumpfgas und Ameisensäure und die electrische Zersetzung des Kohlenoxyds" . Liebigs Ann. 169 (1–2): 270–271. DOI : 10.1002 / jlac.18731690119 .
  5. Перейти ↑ Berthelot M (1891). "Action de la chaleur sur l'oxyde de carbone" . Annales de Chimie et de Physique . 6 (24): 126–132. Архивировано 17 февраля 2012 года . Проверено 21 февраля 2007 года .
  6. ^ a b Рейерсон LH, Кобе K (1930). «Недокись углерода». Chem. Ред. 7 (4): 479–492. DOI : 10.1021 / cr60028a002 .
  7. Перейти ↑ Diels O , Wolf B (1906). "Ueber das Kohlensuboxyd. I" . Chem. Бер. 39 : 689–697. DOI : 10.1002 / cber.190603901103 .
  8. ^ Перки HM, Либман JF (2000). «Парадигмы и парадоксы: аспекты энергетики карбоновых кислот и их ангидридов». Структурная химия . 11 (4): 265–269. DOI : 10,1023 / A: 1009270411806 . S2CID 92816468 . 
  9. ^ Ballauff M , Li L, Rosenfeldt S и др. (2004). «Анализ поли (субоксида углерода) методом малоуглового рентгеновского рассеяния». Angewandte Chemie International Edition . 43 (43): 5843–5846. DOI : 10.1002 / anie.200460263 . PMID 15523711 . 
  10. ^ Эллерн А, Древса Т, Сеппелт К (2001). «Структура субоксида углерода, C
    3    О
    2    , в твердом состоянии ». Z. Anorg. Allg. Chem. 627 (1): 73–76. doi : 10.1002 / 1521-3749 (200101) 627: 1 <73 :: AID-ZAAC73> 3.0.CO; 2 -А .
  11. ^ Пламмер WT, Carsont РК (1969). «Марс: окрашена ли поверхность субоксидом углерода?». Наука . 166 (3909): 1141–1142. DOI : 10.1126 / science.166.3909.1141 . PMID 17775571 . 
  12. Перейти ↑ Kerek F (2000). «Структура дигиталисоподобных и натрийуретических факторов, идентифицированных как макроциклические производные неорганической субоксида углерода» . Исследования гипертонии . 23 (Дополнение S33): S33–38. DOI : 10.1291 / hypres.23.Supplement_S33 . PMID 11016817 . 
  13. ^ Штимац R, Керек F, APELL HJ (2003). «Макроциклические олигомеры недооксида углерода как сильные ингибиторы Na, K-АТФазы» . Анна. NY Acad. Sci. 986 : 327–329. DOI : 10.1111 / j.1749-6632.2003.tb07204.x . PMID 12763840 .  
  14. ^ Керек Ф., Стимак Р., Апелл Х.Дж. и др. (2002). «Характеристика макроциклических факторов субоксида углерода как мощных ингибиторов Na, K-ATPase и SR Ca-ATPase» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1567 (1–2): 213–220. DOI : 10.1016 / S0005-2736 (02) 00609-0 . PMID 12488055 . 
  15. ^ Tubaro E (1966). «Недокись углерода, вероятный предшественник противоопухолевого клеточного вещества: сетчатка». Bollettino Chimico Farmaceutico (на итальянском языке). 105 (6): 415–416. PMID 6005012 . 
  16. Перейти ↑ Brown RD (1993). «Структурная информация о движениях большой амплитуды». В Laane J, Dakkouri M, Veken Bv и др. (ред.). Структуры и конформации нежестких молекул . Серия НАТО ASI. 410 . Springer Нидерланды. С. 99–112. DOI : 10.1007 / 978-94-011-2074-6_5 . ISBN 9789401049207.
  17. Перейти ↑ Jensen P, Johns JW (1986). «Инфракрасный спектр субоксида углерода в фундаментальной области ν6: экспериментальное наблюдение и анализ полужесткого изгиба». J. Mol. Spectrosc. 118 (1): 248–266. DOI : 10.1016 / 0022-2852 (86) 90239-0 .
  18. ^ Кларк A (1970). «Потенциальная функция изгиба CCC в недооксиде углерода». Chem. Phys. Lett. 6 (5): 452–456. DOI : 10.1016 / 0009-2614 (70) 85190-9 .
  19. ^ Эллерн А, Древса Т, Сеппелт К (2001). «Структура субоксида углерода, C
    3    О
    2    , в твердом состоянии ". Z. Anorg. Allg. Chem. 627 (1): 73–76. doi : 10.1002 / 1521-3749 (200101) 627: 1 <73 :: aid-zaac73> 3.0.co; 2 -а . ISSN  1521-3749 .
  20. ^ Frenking G Тоннер R (2009). «Соединения двухвалентного углерода (0)». Pure Appl. Chem. 81 (4): 597–614. DOI : 10.1351 / pac-con-08-11-03 . ISSN 1365-3075 . S2CID 98257123 .   
  21. ^ Himmel D, Krossing I, Шнепф A (2014). «Дативные облигации в соединениях основной группы: аргументы в пользу меньшего количества стрел!». Angewandte Chemie International Edition . 53 (2): 370–374. DOI : 10.1002 / anie.201300461 . ISSN 1521-3773 . PMID 24243854 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница WebElements о свойствах соединения