Přeskočit na obsah

Heterokumuleny

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Heterokumuleny jsou molekuly a ionty obsahující řetězce tří nebo více dvojných vazeb mezi po sobě jdoucími atomy, ze kterých je alespoň jeden heteroatom. Jsou obdobou kumulenů, kde jsou všechny atomy v řetězci dvojných vazeb uhlíky.[1] Někteří autoři mezi ně řadí i sloučeniny obsahující dvě po sobě jdoucí dvojné vazby,[2] které se nazývají heteroalleny.

V důsledku vlivu pravidla dvojné vazby jsou málokteré heterokumuleny izolovatelné, protože často vytváří polymery. Mnohé heterokumuleny se vyskytují jako zředěné plyny v mezihvězdném prostředí. Heterokumuleny s delšími řetězci bývají nestabilní a velmi reaktivní. Molekulární mračna jsou velmi řídká a heterokumuleny  nich tak mohou existovat dostatečně dlouho, aby byly zachyceny. K nejjednodušším heterokumulenům patří i běžné sloučeniny, jako jsou oxid uhličitý, sulfid uhličitý, selenid uhličitý a kyanatanový a thiokyanatanový anion. Pod heterokumuleny lze zařadit i sloučeniny propojující dvojnými vazbami atomy více různých prvků, na které jsou napojeny i jiné skupiny; sem patří například keteny, diimid siřičitý, sulfin, a dicyklohexylkarbodiimid.

Některé heterokumuleny lze použít jako ligandykomplexech kovů.

Reakce[editovat | editovat zdroj]

Některé heterokumuleny, například CCCB, CCCAl, CCCSi, CCCN a CCCP, se mohou cyklizovat. [3]

Dalšími čtyřatomovými heterokumuleny jsou CCBO, monooxid triuhlíku (CCCO), a monosulfid triuhlíku (CCCS).

Čtyřatomové heterokumuleny mohou po cyklizaci zaujmout dvě různé formy. V kosočtvercové je obsažen trojúhelník tvořený atomy uhlíku, na který je navázán heteroatom. Ve „větrákové“ formě je heteroatom vázán na tři uhlíky vytvářející strukturu ve tvaru větráku. CCCSi has může kromě těchto dvou mít i izomer; kosočtvercový byl nalezen v okolí uhlíkové hvězdy IRC+10216 (CW Leonis).

CCCCO se cyklizuje na tříčlenný kruh.[3] CCCCN prochází přeměnou na isonitril.[3]

Molekuly[editovat | editovat zdroj]

K pětiatomovým heterokumulenům patří mimo jiné sloučeniny CCBCC, CCCCB, CCOCC, CCCCSi, CNCCO, HCCCO, HCCCS, a NCCCN. CCCCSi má lineární molekulu.

CCCCBO, OCCCCN a HCNCNH mají šestiatomové molekuly.

K sedmiatomovým heterokumulenům patří NCCCCCN a HCCBCCH.

Je znám i heterokumulen s devíti atomy v molekule a vzorcem HCCCCCCCH.

Thiokumuleny obsahují atom síry, zástupci této skupiny jsou například monosulfid diuhlíku, CCS, a monosulfid triuhlíku, CCCS, které byly nalezeny v molekulárních mračnech.[4]

Laserovou ablací lze vytvořit řetězce SCnS, kde n dosahuje až 27.[5]

Tabulka molekul[editovat | editovat zdroj]

V následující tabulce jsou shrnuty známé heterokumuleny. Jejich molekuly jsou většinou přímé, ale v některých případech vznikají i ohnuté nebo cyklické struktury.

s jedním druhem heteroatomu
heteroatom 1 uhlík 2 uhlíky 3 uhlíky 4 uhlíky 5 uhlíků 6 uhlíků 7 uhlíků 8 uhlíků 9 uhlíků
B CCB CCBCC, CCCCB
N CCN NCCN CCCN[6] NCCCN CCCCN NCCCCN NCCCCCN C5N[6]
O OCO CCO[7] CCCO OCCCO C4O[7] C4O2 OC5O C6O[7] C8O[7]
Si CCSi ohnutý CCCSi cyklický CCCCSi[6] C6Si[6]
P CCP
S SCS CCS SCCS CCCS SCCCS C4S[8] SCCCCS[8] C5S[8] SC5S[8][9] C6S[10] SC7S[10] SC9S[10]
Cl CCCl CCCCl (ohnutý)
Se CSe2 SeCCCSe[11]
Ir IrC3[12]
Pt PtC3[12]
Au AuC3+[12]

S dvěma různými heteroatomy

atom 1 H N O S
N HCN HCCCN HCnN n=5,7,9,11 HCNCC[6] HCCNC[6] -OCN -NCO -SNC -NCS
S HC2-8S (HCS ohnutý)[13] NCS (NCCS ohnutý) NC3-7S[13] OCS
Se -SeCN

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Heterocumulene na anglické Wikipedii.

  1. The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book. Příprava vydání Victor Gold. 4. vyd. Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Dostupné online. DOI 10.1351/goldbook.h02797. (anglicky) DOI: 10.1351/goldbook. 
  2. Akshai Kumar; Ashoka G. Samuelson. Metathesis of carbon dioxide and phenyl isocyanate catalysed by group(IV) metal alkoxides: An experimental and computational study. Journal of Chemical Sciences. 2011, s. 29-36. Dostupné online. DOI 10.1007/s12039-011-0069-4. 
  3. a b c Tianfang Wang; John H. Bowie. Studies of cyclization reactions of linear cumulenes and heterocumulenes using the neutralization-reionization procedure and/or ab initio calculations. Mass Spectrometry Reviews. 2011, s. 1225-1241. DOI 10.1002/mas.20328. PMID 21400561. Bibcode 2011MSRv...30.1225W. 
  4. Satoshi Yamamoto; Shuji Saito; Kentarou Kawaguchi; Norio Kaifu; Hiroko Suzuki. Laboratory detection of a new carbon-chain molecule C3S and its astronomical identification. The Astrophysical Journal. 1987, s. L119. DOI 10.1086/184924. Bibcode 1987ApJ...317L.119Y. 
  5. Andrei Burnin; Joseph J. BelBruno. SCnS Linear Chain Production by Direct Laser Ablation. The Journal of Physical Chemistry A. 2003, s. 9547–9553. DOI 10.1021/jp0304071. Bibcode 2003JPCA..107.9547B. 
  6. a b c d e f BOTSCHWINA, Peter. Spectroscopic properties of interstellar molecules: Theory and experiment. Physical Chemistry Chemical Physics. 2003, s. 3337. DOI 10.1039/b303753n. Bibcode 2003PCCP....5.3337B. 
  7. a b c d Yasuhiro Ohshima; Yasuki Endo; Teruhiko Ogata. Fourier‐transform microwave spectroscopy of triplet carbon monoxides, C2O, C4O, C6O, and C8O. The Journal of Chemical Physics. 1995-01-22, s. 1493–1500. DOI 10.1063/1.468881. Bibcode 1995JChPh.102.1493O. 
  8. a b c d Jan Szczepanski; Robert Hodyss; Jason Fuller; Martin Vala. Infrared Absorption Spectroscopy of Small Carbon−Sulfur Clusters Isolated in Solid Ar. The Journal of Physical Chemistry A. S. 2975–2981. DOI 10.1021/jp984700q. Bibcode 1999JPCA..103.2975S. 
  9. S. Thorwirth; T. Salomon; S. Fanghänel; J. R. Kozubal; J. B. Dudek. High-resolution infrared fingerprints of carbon-sulfur clusters: The ν1 band of C5S. Chemical Physics Letters. S. 262–266. DOI 10.1016/j.cplett.2017.06.032. Bibcode 2017CPL...684..262T. 
  10. a b c Haiyan Wang; Jan Szczepanski; Andrew Cooke; Philip Brucat; Martin Vala. Vibrational absorption spectra of CnS (n = 2, 6) and CnS2 (n = 7, 9, 11, 13, 15) linear carbon-sulfur clusters. International Journal of Quantum Chemistry. S. 806–819. DOI 10.1002/qua.20383. Bibcode 2005IJQC..102..806W. 
  11. Liang Pu; Xiao Zhao; Zhong Zhang; R. Bruce King. Heavier Carbon Subchalcogenides as C3 Sources for Tungsten-Capped Cumulenes: A Theoretical Study. Inorganic Chemistry. S. 5567–5576. DOI 10.1021/acs.inorgchem.6b02958. PMID 28459557. 
  12. a b c Xuegang Liu; Gang Li; Zhiling Liu; Wenshao Yang; Hongjun Fan; Ling Jiang; Hua Xie. Isoelectronic IrC 3 – , PtC 3 , and AuC 3 + Clusters Featuring the Structural and Bonding Resemblance to OC 3. The Journal of Physical Chemistry. 2021-12-23, s. 12–17. ISSN 1948-7185. DOI 10.1021/acs.jpclett.1c03754. PMID 34941270. 
  13. a b MCCARTHY, M. C.; COOKSY, A. L.; MOHAMED, S.; GORDON, V. D.; THADDEUS, P. Rotational Spectra of the Nitrogen‐Sulfur Carbon Chains NCnS, n = 1–7. The Astrophysical Journal Supplement Series. February 2003, s. 287–297. Dostupné online. DOI 10.1086/344727. S2CID 122233232. Bibcode 2003ApJS..144..287M.