300px|mini|Propellane: (von links nach rechts) [1.1.1]Propellan, [2.2.2]Propellan, 1,3-Dehydroadamantan Propellane sind eine Klasse tricyclischer Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Propellane gehören in ihrer unsubstituierten Form zu den Cycloalkanen, genauer zu den tricyclischen Alkanen.
Struktur-Beschreibung Propellane sind Verbindungen, die eine C-C-Achse besitzen, von welcher drei verschiedene Ringe ausgehen. Diese Ringe haben mindestens 1 C-Atom. Schaut man entlang der C-C-Achse, weist das Molekül eine Drehsymmetrie von 120° auf, welche an einen Propeller erinnert.
Stabilität Die Stabilität des Moleküls steigt mit der Größe der drei Ringe. Bei Propellanen mit geringer Ringgröße ergeben sich für die Kohlenstoffatome der C-C-Achse unüblich kleine Bindungswinkel, sodass solche Moleküle unter Spannung stehen und entsprechend instabil sind. Ausnahme hierbei ist [1.1.1]Propellan, das aufgrund der Ringgrößen von nur 3 Kohlenstoffatomen extrem instabil sein sollte, aber viel stabiler ist als Systeme mit größeren Ringen wie z. B. [1.2.2]Propellan. [1.1.1]Propellan ist bei Raumtemperatur stabil und lässt sich sogar durch Destillation aufreinigen.J. Michl, G. J. Radziszewski, J. W. Downing, K. B. Wiberg, F. H. Walker, R. D. Miller, Peter Kovacic, Mikolaj Jawdosiuk, V. Bonacic-Koutecky: Highly strained single and double bonds. In: Pure and Applied Chemistry. 55, 1983, doi:10.1351/pac198855020315. Erklärt werden kann dies durch Walsh-Orbitale, mit deren Hilfe sich zeigen lässt, dass die Orbitalenergien in diesem System erstaunlich tief liegen.
Zur Veranschaulichung: [1.1.1]Propellan enthält drei 3-C-Ringe, also insgesamt 5 C-Atome. Die Bindungswinkel betragen 60° (wie bei Cyclopropan). Da an der C-C-Achse drei kleine Ringe vorhanden sind, sind die Bindungen der C-Atome der C-C-Achse „umgestülpt“: Alle Bindungen zeigen auf eine Seite (sogenannt invertierter Kohlenstoff). Der Kohlenstoff ist auf der anderen Seite sozusagen „bindungsnackt“, was als besondere Eigenschaft von kurzkettigen Propellanen gilt.
Synthese [1.1.1]Propellan wurde aus Bicyclo[1.1.1]pentan-1,3-dicarbonsäure über die Zwischenstufe einer Dibromverbindung synthetisiert:Thomas Laue, Andreas Plagens: Namen- und Schlagwortreaktionen der Organischen Chemie, Vieweg + Teubner, 5. Auflage, 2006, S. 192, ISBN 978-3-8351-0091-6.
zentriert|rahmenlos|hochkant=2.1|Synthese von (1.1.1)Propellan
Nomenklatur Die in der eckigen Klammer von beispielsweise [x.y.z]Propellan enthaltenen Zahlen geben die Anzahl Kohlenstoffe in den drei Brücken über die gemeinsame C-C-Kante an. Die Brücken werden in absteigender Länge der Brücken aufgeführt. Propellan ist ein Trivialname für die etwas umständlichere IUPAC-Bezeichnung; [1.1.1]Propellan wäre nach IUPAC-Nomenklatur Tricyclo[1.1.1.0]pentan.
Einzelnachweise
Kategorie:Stoffgruppe Propellane