Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Циклопропенилиден
Структурная формула
Шариковая модель
Имена
Название ИЮПАК
Циклопропенилиден
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
  • InChI = 1S / C3H2 / c1-2-3-1 / h1-2H
    Ключ: VVLPCWSYZYKZKR-UHFFFAOYSA-N
  • InChI = 1 / C3H2 / c1-2-3-1 / h1-2H
    Ключ: VVLPCWSYZYKZKR-UHFFFAOYAY
  • C1 = C [C] 1
Характеристики
С 3 Н 2
Молярная масса38,049  г · моль -1
Конъюгированная кислотаЦиклопропениевый ион
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

Циклопропенилиден , или cC 3 H 2 , представляет собой частично ароматическую молекулу, принадлежащую к высокореактивному классу органических молекул, известных как карбены . На Земле циклопропенилиден можно увидеть только в лаборатории из-за его реакционной способности. Тем не менее, cyclopropenylidene обнаруживается в значительных концентрациях в межзвездной среде (ISM) и Сатурн «ы луны Титан . Его симметричный изомер C 2v , пропадиенилиден (CCCH 2 ), также обнаружен в ISM, но его содержание примерно на порядок ниже. [1] Третья C 2- симметричный изомер, пропаргилен (HCCCH), еще не обнаружен в ISM, скорее всего, из-за его низкого дипольного момента .

История [ править ]

Астрономическое обнаружение куб.см 3 H - впервые было подтверждено в 1985 году [2] Четыре ранее, несколько неоднозначной линии была наблюдаемых в годах радиосвязь области спектра , принятом от ISM, [3] , но наблюдаемые линии были не идентифицированы на время. Позднее эти линии были сопоставлены со спектром cC 3 H 2 с помощью ацетилен-гелиевого разряда . Неожиданно было обнаружено , что cC 3 H 2 присутствует в ISM повсеместно. [4] Обнаружение cC 3 H 2 в диффузной среде.были особенно удивительны из-за низкой плотности. [5] [6] Считалось, что химический состав диффузной среды не позволяет образовывать более крупные молекулы, но это открытие, а также открытие других больших молекул продолжают проливать свет на сложность диффузной среды. . Совсем недавно наблюдения cC 3 H 2 в плотных облаках также показали, что концентрации значительно выше, чем ожидалось. Это привело к гипотезе о том, что фотодиссоциация полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) усиливает образование cC 3 H 2 . [7]

Титан (Луна Сатурна) [ править ]

15 октября 2020 года было объявлено, что небольшое количество циклопропенилидена было обнаружено в атмосфере Титана , самого большого спутника Сатурна . [8]

Формирование [ править ]

Предполагается, что реакция образования cC 3 H 2 является диссоциативной рекомбинацией cC 3 H 3 + . [9]

С 3 Н 3 + + е - → С 3 Н 2 + Н

cC 3 H 3 + является продуктом длинной цепи углеродной химии, которая происходит в ISM. Реакции внедрения углерода имеют решающее значение в этой цепи для образования C 3 H 3 + . Однако, поскольку для большинства ион-молекулярных реакций, которые, как предполагалось, важны в межзвездной среде, этот путь не был подтвержден лабораторными исследованиями. Протонирование NH 3 с помощью cC 3 H 3 + является другой реакцией образования. Однако в типичных условиях плотного облака эта реакция способствует менее 1% образования C 3 H 2 .

Эксперименты с пересеченными молекулярными пучками показывают, что реакция метилидинового радикала (CH) с ацетиленом (C 2 H 2 ) образует циклопропенилиден плюс атомарный водород, а также пропадиенилиден плюс атомарный водород. [10] Нейтрально-нейтральная реакция между атомарным углеродом и виниловым радикалом (C 2 H 3 ) также образует циклопропенилиден плюс атомарный водород. [11] Обе реакции протекают быстро при температуре 10 кельвинов , не имеют входного барьера и обеспечивают эффективные пути образования в холодных межзвездных средах и углеводородах.-богатые атмосферы планет и их спутников. [12]

Матрица изолированное cyclopropenylidene было подготовлен флэш - вакуумного термолизом в виде квадрициклановой производного в 1984 г. [13]

Разрушение [ править ]

Циклопропенилиден обычно разрушается реакциями между ионами и нейтральными молекулами. Из них наиболее распространены реакции протонирования . Любые частицы типа HX + могут реагировать, превращая cC 3 H 2 обратно в cC 3 H 3 + . [9] Из соображений константы скорости и концентрации наиболее важными реагентами для разрушения cC 3 H 2 являются HCO + , H 3 + и H 3 O + . [14]

С 3 Н 2 + НСО + → С 3 Н 3 + + CO

Обратите внимание, что cC 3 H 2 в основном разрушается, превращая его обратно в C 3 H 3 + . Поскольку основные пути разрушения регенерируют только главную родительскую молекулу, C 3 H 2 по сути является тупиком с точки зрения химии межзвездного углерода. Однако в диффузных облаках или в области фотодиссоциации (PDR) плотных облаков реакция с C + становится намного более значительной, и C 3 H 2 может начать вносить вклад в образование более крупных органических молекул .

Спектроскопия [ править ]

Обнаружение cC 3 H 2 в ISM основано на наблюдениях молекулярных переходов с использованием вращательной спектроскопии . Поскольку cC 3 H 2 представляет собой асимметричный волчок, уровни вращательной энергии расщепляются, и спектр усложняется. Также следует отметить, что C 3 H 2 имеет спиновые изомеры, очень похожие на спиновые изомеры водорода . Эти орто- и пара-формы существуют в соотношении 3: 1, и их следует рассматривать как отдельные молекулы. Хотя орто- и пара-формы выглядят одинаково химически, уровни энергии различны, что означает, что молекулы имеют разные спектроскопические переходы.

При наблюдении cC 3 H 2 в межзвездной среде можно увидеть только определенные переходы. В общем, только несколько линий доступны для использования в астрономических исследованиях. Многие линии не наблюдаются, потому что они поглощены атмосферой Земли . Единственные линии, которые можно наблюдать, - это те, которые попадают в радиоокно . Наиболее часто наблюдаемые линии - это переход 1 10 к 1 01 на частоте 18343 МГц и переход 2 12 к 1 01 на частоте 85338 МГц орто-cC 3 H 2 . [2] [4] [7]

См. Также [ править ]

  • Список молекул в межзвездном пространстве

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дэвид Фосс; и другие. (2001). «Молекулярные углеродные цепи и кольца в ТМС-1» . Астрофизический журнал . DOI : 10.1086 / 320471 .
  2. ^ a b П. Таддеус, JM Vrtilek и CA Gottlieb "Лабораторная и астрономическая идентификация циклопропенилидена, C 3 H 2 ". Astrophys. J. 299 L63 (1985)
  3. ^ П. Фаддеус, М. Гелин, Р. А. Линке "Три новых" внеземных "молекулы" Astrophys. J. 246 L41 (1981)
  4. ^ a b Лукас Р. и Лист Х. "Сравнительная химия диффузных облаков I. C2H и C3H2" Astron. И Astrophys. , 358 , 1069 (2000)
  5. ^ HE Мэтьюз и WM Ирвин "Углеводородное кольцо C 3 H 2 повсеместно в Галактике" Astrophys. J. , 298 , L61 (1985)
  6. ^ П. Кокс, Р. Густен и К. Хенкель "Наблюдения за C 3 H 2 в диффузной межзвездной среде" Astron. И Astrophys. , 206 , 108 (1988)
  7. ^ a b J. Pety et al. «Являются ли ПАУ предшественниками малых углеводородов в областях фотодиссоциации? Дело Конской Головы» Astron. И Astrophys. , 435 , 885 (2005)
  8. ^ CA Nixon et al. «Обнаружение циклопропенилидена на Титане с помощью ALMA» J. Astron. , 160-5 (2020)
  9. ^ a b С. А. Малуэндес, А. Д. Маклин, Э. Хербст "Расчеты межзвездных изомерных соотношений изомеров для C 3 H и C 3 H 2 " Astrophys. J. , 417 181 (1993)
  10. ^ П. Максютенко, Ф. Чжан, X. Гу, Р. И. Кайзер, "Исследование с помощью перекрестного молекулярного пучка реакции метилидиновых радикалов [CH (X 2 Π)] с ацетиленом [C 2 H 2 (X 1 Σ g + )» ] - КонкурирующиеканалыC 3 H 2 + H и C 3 H + H 2 ", Chem. Phys Phys. Chem. 13 , 240-252 (2011).
  11. ^ А. В. Уилсон, DSN Паркер, Ф. Чжан, Р. И. Кайзер, "Исследование атомно-радикальной реакции атомно-радикальной реакции основных атомов углерода (C ( 3 P)) с виниловым радикалом (C 2 H 3 (X 2 A ')" )) », Физ. Chem. Chem. И физика, 14 , 477-481 (2012).
  12. ^ RI Kaiser, "Экспериментальные исследования образования углеродсодержащих молекул в межзвездной среде посредством нейтрально-нейтральных реакций", Chem. Rev. , 102 , 1309-1358 (2002).
  13. ^ Ганс П. Райзенауэр, Гюнтер Майер, Ахим Риман и Рейнхард В. Хоффманн «Циклопропенилиден» Ангью. Chem. Int. Эд. Англ. , 23 641 (1984)
  14. ^ TJ Millar, PRA Farquhar, K. Willacy "База данных UMIST для астрохимии 1995" Astron. и Astrophys. Как дела. , 121 139 (1997)