Dicyanoacetyleen

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Dicyanoacetyleen
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van dicyanoacetyleen
Structuurformule van dicyanoacetyleen
Molecuulmodel van dicyanoacetyleen
Molecuulmodel van dicyanoacetyleen
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
C4N2, NC4N
IUPAC-naam 2-butyndinitril
Andere namen dicyanoethyn, koolstofsubnitride, acetyleendicarbonitril
Molmassa 76,0562 g/mol
SMILES
C(#CC#N)C#N
InChI
1/C4N2/c5-3-1-2-4-6
CAS-nummer 1071-98-3
PubChem 14068
Beschrijving Kleurloze vloeistof
Vergelijkbaar met cyanogeen, ethyn
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vloeibaar
Kleur Kleurloos
Dichtheid 0,907 g/cm³
Smeltpunt 20,5 °C
Kookpunt 76,5 °C
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHol + 500,4 kJ/mol
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Dicyanoacetyleen (of ook dicyano-ethyn, koolstofsubnitride, IUPAC-naam: but-2-yndinitril) is een chemische verbinding van koolstof en stikstof, met als brutoformule C4N2. Het heeft een lineaire moleculaire structuur met afwisselend drievoudige en enkele bindingen: N≡C-C≡C-C≡N. De middelste C-C afstand is beduidend korter dan de andere. Een andere voorstelling is uit te gaan van ethyn (acetyleen) H-C≡C-H en beide waterstofatomen te vervangen door cyanidegroepen.

Een theoretische berekening met dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) en ab initio-methoden laat zien dat er mogelijk een aantal C4N2 isomeren bestaan, die energetisch niet veel verschillen van dicyanoacetyleen. Een daarvan is CCCNCN, een andere is een molecuul met een gevorkte vorm.[1]

Bij kamertemperatuur is koolstofsubnitride een kleurloze vloeistof. De vormingswarmte is sterk endotherm en de stof explodeert gemakkelijk onder vorming van koolstofpoeder en stikstofgas. De damp brandt gemengd met zuurstof met een helderblauwwitte vlam die temperaturen van 5260 K (4987°C) kan bereiken.[2] Dit heeft de stof een plaats opgeleverd in het Guinness book of records als de brandstof met de heetste vlam.

Reagens in de organische chemie[bewerken]

Koolstofsubnitride is sterk dienofiel omdat de cyanidegroepen elektronenonttrekkend zijn. Dit maakt het een nuttig reagens voor Diels-Alder-reacties met weinig reactieve dienen. Het is zelfs in staat te adderen aan de aromatische verbinding dureen (1,2,4,5-tetramethylbenzeen) onder vorming van gesubstitueerd barreleen.[3] Alleen de meest reactieve dienofielen zijn in staat om met aromatische dienen te reageren.

Koolstofsubnitride is oplosbaar in koolstofdisulfide (CS2) en in de aanwezigheid van watervrij ijzer(II)jodide reageert het met di-jood tot dicyanodi-joodetheen.[4]

In het heelal[bewerken]

Koolstofsubnitride is waargenomen in de atmosfeer van de maan Titan met behulp van infraroodspectroscopie.[5] Afhankelijk van het jaargetijde condenseert en verdampt C4N2 in een cyclus die door waarnemens op aarde gevolgd kan worden. Dit verschaft inzicht in de weersgesteldheden op deze maan.

Het is (in 2006) nog niet mogelijk gebleken de stof in het interstellaire medium waar te nemen. Het molecuul heeft een hoge symmetrie die het onmogelijk maakt zijn rotatiespectrum met microgolfspectroscopie waar te nemen. Verwante en wat minder symmetrische moleculen zoals cyanoacetyleen N≡C-C≡C-H zijn echter wel waargenomen. Het wachten is op verbeteringen in de astronomische waarnemingen in het infrarode gebied omdat het voor de hand ligt dat het molecuul in dat gebied wel waargenomen gaat worden.[6]

Synthese[bewerken]

De synthese van koolstofsubnitride gaat uit van ethyndicarboxyldimethylester via het overeenkomstige amide, dat vervolgens met behulp van fosforpentoxide (P2O5) in het subnitride omgezet wordt.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study, J. Chem. Phys. 117, 2063 (2002); DOI:10.1063/1.1489992
  2. Kirshenbaum, A. D., and A. V. Grosse (May 1956). The Combustion of Carbon Subnitride, C4N2, and a Chemical Method for the Production of Continuous Temperatures in the Range of 5000–6000°K. Journal of the American Chemical Society 78 (9): 2020 . DOI:10.1021/ja01590a075.
  3. Weis, C. D. (January 1963). Reactions of Dicyanoacetylene. Journal of Organic Chemistry 28 (1): 74–78 . DOI:10.1021/jo01036a015.
  4. ACTA CHEMICA SCANDINAVICA 17 (19 6 3)1866-1874 Unsaturated Hydrogen-Free Halógeno Cyano Compounds III. Preparation and Properties of Halogenocyanoethylenes ELSE KLOSTER-JENSEN
  5. Samuelson, R. E., L. A. Mayo, M. A. Knuckles, and R. J. Khanna (August 1977). C4N2 ice in Titan's north polar stratosphere. Planetary and Space Science 45 (8): 941–948 . DOI:10.1016/S0032-0633(97)00088-3.
  6. Kołos, Robert (August 2002). Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study. Journal of Chemical Physics 117 (5): 2063–2067 . DOI:10.1063/1.1489992.