Во хемијата, дијамантоидите се варијанти на молекулата на јаглерод во облик на кафез позната како адамантан (C 10 H 16 ), најмалата единица кафез структура на дијамантската кристална решетка . Дијамантоидите познати и како нанодијаманти или кондензирани адамантани може да вклучуваат еден или повеќе кафези (адамантан, дијамантан, триамантан и повисоки полимантани), како и бројни изомерни и структурни варијанти на адамантани и полимантани. Овие дијамантоиди природно се појавуваат во нафтените наслаги и се екстрахирани и прочистени во големи чисти кристали на молекули на полимантан кои имаат повеќе од десетина кафези од адамантан по молекула.[1] Овие видови се од интерес како молекуларни апроксимации на дијамантската кубна рамка, која завршува со C−H врски. Циклохексамантанот може да се смета како дијамант со големина на нанометар од приближно 5,6⋅10-22 грами.[2]
Дијамантан (C 14 H 20 ) исто така дијадамантан, два кафези споени со лице
Триамантан (C 18 H 24 ), исто така, триадамантан . Дијамантанот има четири идентични страни на располагање за прицврстување на нова единица C 4 H 4 .
Изотерамантан (C 22 H 28 ). Триамантанот има осум страни на кои може да се додаде нова единица C 4 H 4 што резултира со четири изомери . Еден од овие изомери покажува спирален пресврт и затоа е прохирален . Енантиомерите <i id="mwPw">P</i> и <i id="mwQA">M</i> се одвоени.
Пентамантанот има девет изомери со хемиска формула C26H32 и уште еден пентамантан постои со хемиската формула C25H30
Циклохексамантан (C26H30 )
Супер-адамантан (C30H36 )
Еден тетрамантански изомер е најголемиот дијамантоид досега подготвен со органска синтеза со помош на кетокарбеноидна реакција за прицврстување на циклопентански прстени.[3] Подолги дијамантоиди се формирани од дијамантанска дикарбоксилна киселина.[4] Првата изолација на широк опсег на дијамантоиди од нафтата се случила по следните чекори:[1] вакуумска дестилација над 345 °C, еквивалентна атмосферска точка на вриење, потоа пиролиза на 400 до 450 °C со цел да се отстранат сите недијамантоидни соединенија (дијамантоидите се термодинамички многу стабилни и ќе ја преживеат оваа пиролиза), а потоа и серија техники за сепарација со течна хроматографија со високи перформанси.
Во една студија, соединението на тетрамантан е опремено со тиолски групи на позициите на мостовите.[5] Ова овозможува нивно прицврстување на златна површина и формирање на самосклопени еднослоеви (дијамант-на-злато). Дополнително, функционализираните дијамантоиди ( адамантани ) се предложени како молекуларни градежни блокови за самосклопени молекуларни кристали.[6][7][8]
Органската хемија на дијамантоидите се протега дури и до пентамантанот.[9] Медијалната положба (основата) во оваа молекула (изомерот [1(2,3)4]пентамантан) се пресметува за да се добие поповолнакарбокација од апикалната положба (горе) и едноставното бромирање на пентаман 1 со бром исклучиво го дава медијалниот бромо дериват 2 кој при хидролиза во вода и DMF го формира алкохолот3 .
Спротивно на тоа, нитроксилацијата на 1 со азотна киселина го дава апикалниот нитрат4 како посредник кој се хидролизира на апикалниот алкохол5 поради поголемата стерична побарувачка на електрофилно активните NO− 2HNO+ 3 видови. Овој алкохол може да реагира со тионил бромид до бромидот 6 и во серија чекори (не прикажани) со соодветниот тиол . Пентамантанот исто така може да реагира со тетрабромометан и тетра- <i id="mwiw">n</i> -бутиламониум бромид (TBABr) во реакција на слободните радикали на бромидот, но без селективност.
Дијамантоидите се наоѓаат во зрели нафтени течности со висока температура (испарливи масла, кондензати и влажни гасови). Овие течности може да имаат до една лажица дијамантоиди по американски галон (3,78 литри). Преглед на Мело и Молдаван во 2005 година покажал дека иако јаглеродот во дијамантите не е од биолошко потекло, дијамантоидите пронајдени во нафтата се составени од јаглерод од биолошки извори. Ова било утврдено со споредување на односот на присутните јаглеродни изотопи.[10]
Оптичката апсорпција за сите дијамантоиди лежи длабоко во ултравиолетовиот спектрален регион со празнини во оптичкиот опсег околу 6 електронволти и повисоки.[11] Откриено е дека спектарот на секој дијамантоид ја одразува неговата индивидуална големина, форма и симетрија . Поради нивната добро дефинирана големина и структура, дијамантоидите служат и како модел систем за електронски пресметки на структурата.[12]
Многу од оптоелектронските својства на дијамантоидите се определени со разликата во природата на највисоките и најниските незафатени молекуларни орбитали: првата е масовна состојба, додека втората е површинска состојба. Како резултат на тоа, енергијата на најниската неокупирана молекуларна орбитала е приближно независна од големината на дијамантоидот.[13][14]
Откриено е дека дијамантоидите покажуваат негативен афинитет на електрони, што ги прави потенцијално корисни во уредите за емисија на електрони .[13][15]
↑ 1,01,1Dahl, J. E.; Liu, S. G.; Carlson, R. M. K. (3 January 2003). „Isolation and Structure of Higher Diamondoids, Nanometer-Sized Diamond Molecules“. Science. 299: 96–99. doi:10.1126/science.1078239. PMID12459548.
↑Dahl, J. E. P.; Moldowan, J. M.; Peakman, T. M.; Clardy, J. C.; Lobkovsky, E.; Olmstead, M. M.; May, P. W.; Davis, T. J.; Steeds, J. W. (2003). „Isolation and Structural Proof of the Large Diamond Molecule, Cyclohexamantane (C26H30)“. Angewandte Chemie International Edition. 42 (18): 2040–2044. doi:10.1002/anie.200250794. PMID12746817.
↑Burns, W.; McKervey, M. A.; Mitchell, T. R.; Rooney, J. J. (1978). „A New Approach to the Construction of Diamondoid Hydrocarbons. Synthesis of anti-Tetramantane“. Journal of the American Chemical Society. 100 (3): 906–911. doi:10.1021/ja00471a041.
↑Zhang, J.; Zhu, Z.; Feng, Y.; Ishiwata, H.; Miyata, Y.; Kitaura, R.; Dahl, J. E.; Carlson, R. M.; Fokina, N. A. (Mar 25, 2013). „Evidence of diamond nanowires formed inside carbon nanotubes from diamantane dicarboxylic acid“. Angewandte Chemie International Edition. 52 (13): 3717–3721. doi:10.1002/anie.201209192. PMID23418054.
↑Tkachenko, Boryslav A.; Fokina, Natalie A.; Chernish, Lesya V.; Dahl, Jeremy E. P.; Liu, Shenggao; Carlson, Robert M. K.; Fokin, Andrey A.; Schreiner, Peter R. (2006). „Functionalized Nanodiamonds Part 3: Thiolation of Tertiary/Bridgehead Alcohols“. Organic Letters. 8 (9): 1767–70. doi:10.1021/ol053136g. PMID16623546.
↑Fokin, Andrey A.; Schreiner, Peter R.; Fokina, Natalie A.; Tkachenko, Boryslav A.; Hausmann, Heike; Serafin, Michael; Dahl, Jeremy E. P.; Liu, Shenggao; Carlson, Robert M. K. (2006). „Reactivity of [1(2,3)4]Pentamantane (Td-Pentamantane): A Nanoscale Model of Diamond“. The Journal of Organic Chemistry. 71 (22): 8532–8540. doi:10.1021/jo061561x. PMID17064030.