Спиропента́н ( спиро[2.2]пентан ) — углеводород с химической формулой C ₅ H ₈ , 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 C ₅ H ₈ , 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 (CH ₂ –CH ₂ , 151,9 пм).

Углы C–C–C при спироатоме C составляют 62,2°, что больше, чем в циклопропане .

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.

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. Предположительно, в процессе перегруппировки в метиленциклобутан более длинная и более слабая связь между метиленовыми фрагментами спиропентана разрывается первой, образуя бирадикальный интермедиат.

Примечания