Dodecahedran

Strukturformel
Struktur von Dodecahedran
Allgemeines
Name Dodecahedran
Summenformel C20H20
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 4493-23-6
PubChem 123218
Wikidata Q418284
Eigenschaften
Molare Masse 260,36 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,434 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

430 °C[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine Einstufung verfügbar[2]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Dodecahedran ist ein Molekül aus der Gruppe der isocyclischen Kohlenwasserstoffe und besitzt die Summenformel C20H20.

Das Molekül hat die Form eines Dodekaeders – eines platonischen Körpers – und gehört somit zur Gruppe der platonischen Kohlenwasserstoffe.[3] Dabei ist jedes Kohlenstoffatom mit drei weiteren Kohlenstoffatomen und einem Wasserstoffatom verbunden. Immer fünf Kohlenstoffatome bilden somit eine Seitenfläche des 12-flächigen Polyeders. Das Dodecahedran wurde erstmals 1982 von Leo A. Paquette synthetisiert.[4] Die Verbindung kristallisiert in einem kubischen Kristallgitter.[1]

  • Stäbchenmodell Dodecahedran
    Stäbchenmodell Dodecahedran
  • Dodekahedran, dynamische Präsentation. Alle Kanten sind C–C-Bindungen, Methingruppen (CH-Gruppen) bilden die Ecken
    Dodekahedran, dynamische Präsentation. Alle Kanten sind C–C-Bindungen, Methingruppen (CH-Gruppen) bilden die Ecken
  • Kalottenmodell Dodecahedran
    Kalottenmodell Dodecahedran

Synthese

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Die von Leo A. Paquette beschrittene Route zu Dodecahedran ermöglichte zwar die Erstsynthese, erwies sich aber in der Folgezeit als zu aufwändig, um Multi-Gramm-Mengen an Dodecahedran bereitzustellen und die Chemie der Dodecahedrane im Detail zu untersuchen. Diese wurde erst durch die im Arbeitskreis Horst Prinzbach ausgearbeitete Pagodan-Route zum Dodecahedran möglich. Die Route ist benannt nach dem Kohlenwasserstoff Pagodan (C20H20),[5] da in ihrer ursprünglichen Variante Dodecahedran durch katalysierte Gasphasenisomerisierung von Pagodan erhalten wurde.[6][7] Eine Zusammenfassung der über mehrere Jahre optimierten Route in ihrer Endversion – die nun immer noch über Pagodan-Derivate verläuft aber die nur in geringen Ausbeuten zu erreichende direkte Isomerisierung von Pagodan zu Dodecahedran vermeidet – findet sich im nachfolgenden Schema.[8]

Optimierte Pagodan-Route zu Dodecahedran

Die Synthese beginnt mit dem ehemals als Insektizid eingesetzten Isodrin (1). Im Laufe der Synthese werden einige weniger bekannte Reaktionsschritte durchlaufen.

Herauszuheben sind:

  1. Dyotroper H-Transfer (3) → (4)
  2. [2+2]/[6+6]-Photocycloaddition (9) → (10)
  3. transannularer Hydrid-Transfer unter Eintritt eines Nuclophils (17) → (18)
  4. Nutzung eines "nackten" Fluorids als sterisch schlanke, starke Base (18) → (19)

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Bertau, M.; Wahl, F.; Weiler, A.; Scheumann, K.; Woerth, J.; Keller, M.; Prinzbach, H.: From Pagodanes to Dodecahedranes - Search for a Serviceable Access to the Parent (C20H20) Hydrocarbon, in: Tetrahedron, 53 (1997), S. 10029–10040, doi:10.1016/S0040-4020(97)00345-1.
  2. ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  3. ↑ Eintrag zu platonische Kohlenwasserstoffe. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. Juni 2014.
  4. ↑ Ternansky, R.J.; Balogh, D.W.; Paquette, L.A.: Dodecahedrane, in: J. Am. Chem. Soc., 104 (1982), S. 4503–4504, doi:10.1021/ja00380a040.
  5. ↑ Wolf Dieter Fessner, Gottfried Sedelmeier, Paul R. Spurr, Grety Rihs, and H. Prinzbach. "Pagodane": the efficient synthesis of a novel, versatile molecular framework. In: Journal of the American Chemical Society, 1987, 109 (15), S. 4626–4642, doi:10.1021/ja00249a029.
  6. ↑ Wolf-Dieter Fessner, Bulusu A. R. C. Murty, Horst Prinzbach (1987), The Pagodane Route to Dodecahedranes - Thermal, Reductive, and Oxidative Transformations of Pagodanes Angewandte Chemie International Edition in English, Volume 26, Issue 5, S. 451–452, doi:10.1002/anie.198704511.
  7. ↑ Wolf-Dieter Fessner, Bulusu A. R. C. Murty, Jürgen Wörth, Dieter Hunkler, Hans Fritz, Horst Prinzbach, Wolfgang D. Roth, Paul von Ragué Schleyer, Alan B. McEwen, Wilhelm F. Maier (1987), Dodecahedranes from [1.1.1.1]Pagodanes. Angewandte Chemie International Edition in English, Volume 26, Issue 5, S. 452–454, doi:10.1002/anie.198704521.
  8. ↑ H. Prinzbach, F. Wahl, A. Weiler, P. Landenberger, J. Woerth, L.T. Scott, M. Gelmont, D. Olevano, F. Sommer, B. von Issendorff: C20 Carbon Clusters: Fullerene - Boat - Sheet Generation, Mass Selection, PE Characterization. Chem. Eur. J., 2006, 12, S. 6268–6280, doi:10.1002/chem.200501611.

Siehe auch

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Commons: Dodecahedran – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien