Спиропента́н (спиро[2.2]пентан) — углеводород с химической формулой C5H8, содержащий в своей структуре два спиросочлененных (соединенных через один общий атом углерода) циклопропановых фрагмента. Спиропентан является простейшим алициклическим соединением спиранового ряда.
После открытия спиропентана в 1887 году прошло несколько лет, прежде чем была определена структура молекулы.
Согласно правилам номенклатуры ИЮПАК для спиросоединений, систематическое название спиропентана — спиро[2.2]пентан. Однако у спиропентана не может быть других структурных изомеров, поэтому название, как правило, указывается без скобок и цифр.
История открытия После того, как Гавриил Густавсон получил циклопропан путем взаимодействия 1,3-дибромпропана с измельченным цинком,
он провел аналогичную реакцию с 2,2-ди(бромметил)-1,3-дибромпропаном, который может быть получен реакцией пентаэритрита с бромоводородной кислотой. В результате реакции элиминирования было получено соединение состава C5H8, для которого изначально была предложена структура метиленциклобутана (винилтриметилена). В 1907 году Фехт высказал предположение о том, что полученный в ходе этой реакции углеводород содержит два трехчленных цикла, соединенных через один общий атом углерода, и, таким образом, отосится к классу спиросоединений, ранее описанных в работе фон Байера. Правильность этого предположения была далее подтверждена Зелинским, который получил спиропентан встречным синтезом из 1,1-ди(бромметил)циклопропана:
Спиропентан трудно отделить от побочных продуктов реакции (2-метил-1-бутена, 1,1-диметилциклопропана, метиленциклобутана), поэтому первые попытки его получения приводили к получению смесей продуктов. Позднее чистый спиропентан был выделен методом перегонки.
Строение Структурный анализ с помощью дифракции электронов показал в спиропентане различие длины C—C-связей: связи с четвертичным («спиро») атомом углерода короче (146,9 пм), чем между метиленовыми группами (CH2–CH2, 151,9 пм).
Углы C–C–C при спироатоме C составляют 62,2°, что больше, чем в циклопропане.G. Dallinga, R. K. van der Draai, L. H. Toneman, Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas 87, 897 (1968).
Химические свойства При нагревании молекул спиропентана, меченных атомами дейтерия, наблюдается реакция топомеризации или «стереомутации», аналогичная реакции циклопропана: цис-1,2-дидейтериоспиропентан находится в равновесии транс-1,2-дидейтериоспиропентаном.J. J. Gajewski, L. T. Burka, Journal of the American Chemical Society 94, Nr. 25, 8857 (1972).
Густавсон в 1896 году сообщил, что нагрев спиропентана до 200 °C приводит к его превращению в другие углеводороды. Термолиз спиропентана в газовой фазе от 360 до 410°C ведет к его перегруппировке с расширеним цикла в структурный изомер - метиленциклобутан; побочно происходит образование продуктов фрагментации - этена и пропадиена.M. C. Flowers, H. M. Frey, Journal of the Chemical Society, 1961, 5550. Предположительно, в процессе перегруппировки в метиленциклобутан более длинная и более слабая связь между метиленовыми фрагментами спиропентана разрывается первой, образуя бирадикальный интермедиат.
Примечания
Категория:Циклопропаны Категория:Спиросоединения Категория:Бициклоалканы