Casano
| Casano | |
|---|---|
  | |
| Nome IUPAC | |
| biciclo[2.1.0]pentano | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C5H8 |
| Massa molecolare (u) | 68,12 |
| Aspetto | liquido incolore |
| Numero CAS | |
| PubChem | 9101 |
| SMILES | C1CC2C1C2 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Temperatura di fusione | 25 °C |
| Temperatura di ebollizione | 45,5 °C |
| Indicazioni di sicurezza | |
Il biciclo[2.1.0]pentano, nome comune casano,[1][2] è un bicicloalcano avente formula bruta C5H8. A tale formula corrispondono altri due idrocarburi saturi, anch'essi isomeri biciclici: il biciclo[1.1.1.]pentano e lo spiropentano (spiro[2.2]pentano, un idrocarburo spiranico con 2 anelli ciclopropanici che condividono un vertice). Il suo nome deriva dalla somiglianza della rappresentazione del suo scheletro carbonioso ad una casa stilizzata.
A temperatura ambiente o poco sopra (Tfus = 25 °C[3]) si presenta come un liquido incolore, molto volatile (Teb =45,5 °C).[4]
Proprietà[modifica | modifica wikitesto]
La sua formula di struttura risulta dalla fusione di un anello ciclopropanico (3 termini) con un anello ciclobutanico (4 termini) e la giunzione fra i due anelli è necessariamente di tipo cis, per questi anelli così piccoli. I due atomi di carbonio che costituiscono le teste di ponte sono uguali in tutto tranne che nella loro configurazione, che è opposta: uno è R e l'altro è S, per cui il casano è un composto meso, quindi achirale.[5]
Questo idrocarburo biciclico ha una notevole tensione d'anello,[6] che è stata valutata in 54,7 kcal/mol, ben superiore a quella del ciclopropano (27,5 kcal/mol) o ciclobutano (26,5 kcal/mol),[7] ma inferiore a quella dello spiropentano (63,2 kcal/mol).[2]
È un composto notevolmente endotermico (ΔHƒ° = 158 kJ/mol, a 25 °C in fase gassosa); la sua energia di ionizzazione ammonta a 8,7±0,1 eV.[8]
Reazioni[modifica | modifica wikitesto]
Nonostante l'instabilità connessa alla tensione d'anello, il casano resiste abbastanza bene al riscaldamento: solo arrivando vicino a 330 °C si isomerizza per dare ciclopentene.[9] Da studi computazionali quantomeccanici appare anche il canale di reazione che porta ad 1,4-pentadiene, con rottura di entrambi gli anelli.[10]
Tuttavia, come nel caso del ciclopropano e in parte del ciclobutano, il casano subisce facilmente reazioni di addizione con apertura dell'anello, che qui si verifica in corrispondenza al legame che unisce le due teste di ponte per dare derivati ciclopentanici. Il legame che si rompe più facilmente è quello tra le teste di ponte:[9]
- idrogenazione catalitica (H2 con Pt/PtO2 come catalizzatore) → ciclopentano (la reazione avviene anche a temperatura ambiente). L'entalpia di idrogenazione è di -235±0,4 kJ/mol.[11]
- addizione di acido bromidrico a bassa temperatura (-5 °C) → bromociclopentano
- addizione di teraacetato di piombo → cis-1,3-diacetossiciclopentano (prodotto principale) (+ acetato di Pb(II))
Sintesi[modifica | modifica wikitesto]
È stato preparato nel 1957 attraverso l'eliminazione pirolitica di una molecola di azoto dal 2,3-diazabiciclo[2.2.1]ept-2-ene (l'analogo diazotato del norbornene),[9][12] ΔHr° = -22±10 kJ/mol.[11] Può ottenersi anche per addizione di metilene (:CH2) al ciclobutene (reazione di ciclopropanazione[13]).[14] Viene preparato, in più stadi, a partire dal ciclopentadiene,[15] che è una molecola disponibile in commercio.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ (EN) PubChem, Bicyclo[2.1.0]pentane, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ a b (EN) F. A. Carey e R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry Part A: Structure and Mechanisms, Fifth Edition, Springer Science+Business Media, LLC, 2007, p. 88, ISBN 978-0-387-68346-1.
- ^ Bicyclo[2,1,0]pentane---Chemical Information Search, su chemicalbook.com. URL consultato il 28 ottobre 2022.
- ^ (EN) NIST Office of Data and Informatics, Bicyclo[2.1.0]pentane, su webbook.nist.gov. URL consultato il 16 gennaio 2024.
- ^ R.O.C. Norman, CHIMICA ORGANICA Principi e Applicazioni alla Sintesi, traduzione di Paolo Da Re, Piccin, 1973, p. 154.
- ^ (EN) Kenneth B. Wiberg, The Concept of Strain in Organic Chemistry, in Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 25, n. 4, 1986-04, pp. 312–322, DOI:10.1002/anie.198603121. URL consultato il 14 gennaio 2022.
- ^ Un valore appena superiore a 54 kcal/mol, che è la somma delle tensioni d'anello di ciclopropano e ciclobutano.
- ^ G. Bieri, F. Burger e E. Heilbronner, Valence ionization enrgies of hydrocarbons, vol. 60, 1977, pp. 2213. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ a b c (EN) Rudolf Criegee e Annemarie Rimmelin, Darstellung und Eigenschaften von Bicyclo‐[0.1.2]‐Pentan, in Chemische Berichte, vol. 90, n. 3, 1957-03, pp. 414–417, DOI:10.1002/cber.19570900319. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ (EN) Barry K. Carpenter, Understanding the puzzling chemistry of bicyclo[2.1.0]pentane, in Organic & Biomolecular Chemistry, vol. 2, n. 1, 17 dicembre 2004, pp. 103–109, DOI:10.1039/B310676D. URL consultato il 28 ottobre 2022.
- ^ a b (EN) Bicyclo[2.1.0]pentane, su webbook.nist.gov. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ (EN) Saul G. Cohen, Robert Zand e Colin Steel, Preparation and Kinetics of Decomposition of a Bicyclic Azo Compound. A Novel Reduction 1, in Journal of the American Chemical Society, vol. 83, n. 13, 1961-07, pp. 2895–2900, DOI:10.1021/ja01474a025. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ Francis A. Carey e Richard J. Sundberg, 10.2.3.1. Cyclopropanation with Halomethylzinc Reagents, in Advanced organic chemistry, 5th ed, Springer, 2007, ISBN 978-0-387-44897-8.
- ^ (EN) Georg Wittig e Frank Wingler, Über methylenierte Metallhalogenide, IV. Cyclopropan‐Bildung aus Olefinen mit Bis‐halogenmethyl‐zink, in Chemische Berichte, vol. 97, n. 8, 1964-08, pp. 2146–2164, DOI:10.1002/cber.19640970808. URL consultato il 16 marzo 2022.
- ^ BICYCLO[2.1.0]PENTANE, in Organic Syntheses, vol. 49, 1969, p. 1, DOI:10.15227/orgsyn.049.0001. URL consultato il 16 marzo 2022.
Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]
- (EN) Waldemar Adam, Manfred Diedering, Enhanced formation of inverted housane through steric effects by rotationally unsymmetric bridgehead substituents in the ring closure of triplet cyclopentane-1,3-diyl diradicals, generated photolytically from 2,3-diazabicyclo[2.2.1]heptene(DBH)-type azoalkanes, in Photochemical & Photobiological Sciences, n. 2, RSC Publishing, febbraio 2003, pp. 393-397, DOI:10.1039/B211319H.
- (EN) Young Sam Park, Housane Radical Cation Chemistry and Its Application to Natural Product Synthesis Using Indirect Electrolysis, ProQuest, 2008, ISBN 0549496084. URL consultato il 3 aprile 2021 (archiviato dall'url originale il 13 marzo 2016).
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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