Гетерокумуленовое представляет собой молекулу или ион , содержащий цепь , по меньшей мере , трех двойных связей между соседними атомами, в которых один или более атомов в цепи двойной связанной представляет собой гетероатом . Такие частицы аналогичны кумулену, в котором цепь атомов с двойной связью содержит только углерод, за исключением того, что по крайней мере один углерод заменен гетероатомом. [1] Некоторые авторы ослабляют определение и включают виды с цепями только из двух двойных связей между последовательными атомами [2], также известные как гетероаллены .
Из-за правила двойной связи гетерокумулены редко выделяются. Вместо этого они склонны к полимеризации. Однако многие из них распространены в межзвездной среде, где они существуют в виде разреженного газа. Большинство более длинных из них очень нестабильны и реакционны, и, следовательно, имеют временное существование или могут выжить только в разбавленном виде или в инертной матрице. Молекулярные облака в космосе очень разрежены и позволяют гетерокумуленам существовать достаточно долго, чтобы их можно было обнаружить. Некоторые простые гетерокумулены представляют собой обычные химические вещества или ионы. Они включают в себя диоксид углерода , сероуглерод , Селенид углерод , цианат , тиоцианат. Некоторые определения гетерокумуленов включают соединения, которые содержат конкатенированные двойные связи с более чем одним элементом, но могут иметь другие части. Этот класс включает в себя кетеновый , диимид серы , sulfine и дициклогексилкарбодиимид . Некоторые гетерокумулены могут действовать как лиганды с различными металлами.
Реакции
Некоторые активированные гертерокумулены могут циклизоваться, изгибаясь в круг и соединяя два конца цепи. Это могут быть молекулы CCCB, CCCAl, CCCSi, CCCN или CCCP. [3]
Другие четырехатомные гетерокумулены включают CCBO, монооксид трикарбона (CCCO) и CCCS. Четырехатомные гетерокумулены при циклизации могут иметь две формы. В форме воздушного змея (или ромбической) треугольник из углерода имеет два атома, связанных с гетероатомом. В форме веера гетероатом связан с тремя атомами углерода, расположенными в форме веера. CCCSi имеет линейные, ромбические или веерные изомеры. Ромбическая форма известна в космосе около углеродной звезды IRC + 10216 .
CCCCCO циклически превращается в трехчленное кольцо. [3] CCCCN подвергается превращению изонитрила . [3]
Молекулы
Другие известные пятиатомные гетерокумулены включают CCBCC ,CCCCB, CCOCC, CCCCSi, CNCCO, HCCCO, HCCCS и NCCCN. CCCCCSi известен как линейная молекула в космосе.
CCCCBO превращается в шестичленное кольцо. Другие шестиатомные гетерокумулены включают OCCCCN и HCNCNH.
Гетерокумулены с семью атомами включают NCCCCCN, HCCBCCH.
Известный девятиатомный гетерокумулен - это HCCCCCCCH.
Тиокумулены имеют атом серы. Они включают моносульфид дикарбона CCS и моносульфид трикарбона CCCS, оба известные из молекулярных облаков . [4] Цепочки SC n S могут быть изготовлены с помощью лазерной абляции с n до 27. [5]
Таблица молекул
В этой таблице перечислены молекулы гетерокумулена. Предполагается, что гетерокумулены должны быть прямыми, но некоторые комбинации элементов приводят к изогнутым или циклическим молекулам.
один вид гетероатома | |||||||||
гетероатом | 1 углерод | 2 углерода | 3 углерода | 4 углерода | 5 углерода | 6 углерода | 7 углерода | 8 углерода | 9 углерода |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
B | CCB | CCBCC, CCCCB | |||||||
N | CCN NCCN | CCCN [6] NCCCN | CCCCN NCCCCN | NCCCCCN C 5 N [6] | |||||
O | ОСО | CCO [7] | CCCO OCCCO | C 4 O [7] C 4 O 2 | OC 5 O | C 6 O [7] | C 8 O [7] | ||
Si | CCSi изогнутый | Кольцо CCCSi | CCCCSi [6] | C 6 Si [6] | |||||
п | КПК | ||||||||
S | SCS | CCS | CCCS SCCCS | C 4 S [8] SCCCCS [8] | C 5 S [8] SC 5 S [8] [9] | C 6 S [10] | SC 7 S [10] | SC 9 S [10] | |
Cl | CCCl | CCCI изогнутый | |||||||
Se | CSe 2 | SeCCCSe [11] |
Два разных гетероатома
атом 1 | ЧАС | B | N | O | F | Al | Si | п | S | Cl | В виде | Se | Br |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
B | |||||||||||||
N | HCN HCCCN HC n N n = 5,7,9,11 HCNCC [6] HCCNC [6] | -OCN -NCO | -SNC -NCS | ||||||||||
O | |||||||||||||
F | |||||||||||||
Al | |||||||||||||
Si | |||||||||||||
п | |||||||||||||
S | HC 2-8 S (изогнутый HCS) [12] | NCS (изогнутый) NC 3-7 S [12] | OCS | ||||||||||
Cl | |||||||||||||
В виде | |||||||||||||
Se | -SeCN | ||||||||||||
Br |
Рекомендации
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « гетерокумулены ». DOI : 10,1351 / goldbook.H02797
- ^ Кумар, Akshai; Самуэльсон, Ашока Г. (январь 2011 г.). «Метатезис диоксида углерода и фенилизоцианата, катализируемый алкоксидами металлов группы (IV): экспериментальное и вычислительное исследование» (PDF) . Журнал химических наук . 123 (1): 29–36. DOI : 10.1007 / s12039-011-0069-4 .
- ^ а б в Ван, Тяньфан; Боуи, Джон Х. (ноябрь 2011 г.). «Исследования реакций циклизации линейных кумуленов и гетерокумуленов с использованием процедуры нейтрализации-реионизации и / или расчетов ab initio». Обзоры масс-спектрометрии . 30 (6): 1225–1241. Bibcode : 2011MSRv ... 30.1225W . DOI : 10.1002 / mas.20328 . PMID 21400561 .
- ^ Ямамото, Сатоши; Сайто, Сюдзи; Кавагути, Кентароу; Кайфу, Норио; Сузуки, Хироко (июнь 1987 г.). «Лабораторное обнаружение новой молекулы углеродной цепи C3S и ее астрономическая идентификация». Астрофизический журнал . 317 : L119. Bibcode : 1987ApJ ... 317L.119Y . DOI : 10.1086 / 184924 .
- ^ Бурнин Андрей; БелБруно, Джозеф Дж. (Ноябрь 2003 г.). "Производство линейных цепей SCnS методом прямой лазерной абляции". Журнал физической химии . 107 (45): 9547–9553. Bibcode : 2003JPCA..107.9547B . DOI : 10.1021 / jp0304071 .
- ^ а б в г д е Ботчвина, Питер (2003). «Спектроскопические свойства межзвездных молекул: теория и эксперимент». Физическая химия Химическая физика . 5 (16): 3337. Bibcode : 2003PCCP .... 5.3337B . DOI : 10.1039 / b303753n .
- ^ а б в г Осима, Ясухиро; Эндо, Ясуки; Огата, Терухико (22 января 1995 г.). «Микроволновая спектроскопия с преобразованием Фурье триплетных оксидов углерода, C2O, C4O, C6O и C8O». Журнал химической физики . 102 (4): 1493–1500. Bibcode : 1995JChPh.102.1493O . DOI : 10.1063 / 1.468881 .
- ^ а б в г Щепанский, Ян; Ходисс, Роберт; Фуллер, Джейсон; Вала, Мартин (апрель 1999 г.). «Инфракрасная абсорбционная спектроскопия малых кластеров углерод-сера, изолированных в твердом аргоне». Журнал физической химии . 103 (16): 2975–2981. Bibcode : 1999JPCA..103.2975S . DOI : 10.1021 / jp984700q .
- ^ Thorwirth, S .; Salomon, T .; Fanghänel, S .; Козубал-младший; Дудек, Дж. Б. (сентябрь 2017 г.). «Инфракрасные отпечатки высокого разрешения кластеров серы и углерода: полоса ν1 C 5 S». Письма по химической физике . 684 : 262–266. Bibcode : 2017CPL ... 684..262T . DOI : 10.1016 / j.cplett.2017.06.032 .
- ^ а б в Ван, Хайянь; Щепанский, Ян; Кук, Эндрю; Brucat, Филипп; Вала, Мартин (2005). «Спектры колебательного поглощения линейных углерод-серных кластеров CnS (n = 2, 6) и CnS2 (n = 7, 9, 11, 13, 15)». Международный журнал квантовой химии . 102 (5): 806–819. Bibcode : 2005IJQC..102..806W . DOI : 10.1002 / qua.20383 .
- ^ Пу, Лян; Чжао, Сяо; Чжан, Чжун; Кинг, Р. Брюс (май 2017 г.). «Более тяжелые субхалькогениды углерода как источники C3 для кумуленов с вольфрамовыми крышками: теоретическое исследование». Неорганическая химия . 56 (10): 5567–5576. DOI : 10.1021 / acs.inorgchem.6b02958 . PMID 28459557 .
- ^ а б Маккарти, MC; Cooksy, AL; Mohamed, S .; Гордон, В.Д .; Фаддей, П. (февраль 2003 г.). «Вращательные спектры углеродных цепей азот-сера NCnS, n = 1–7» (PDF) . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 144 (2): 287–297. Bibcode : 2003ApJS..144..287M . DOI : 10.1086 / 344727 . ЛВП : 2152/26169 .