Was ist Cyclooctatetraen?
Cyclooctatetraen (COT) ist eine organische Verbindung, die zu den zyklischen ungesättigten Kohlenwasserstoffen zählt.
Seine Summenformel lautet C8H8 und es enthält vier Doppelbindungen im Molekül. Als Mitglied der Familie der Annulene wird es auch [8]Annulen genannt; sein Name nach der IUPAC-Nomenklatur ist Cycloocta-1,3,5,7-tetraen. In der Regel handelt es sich um (1Z, 3Z ,5Z, 7Z)-Cyclooctatetraen mit allen Doppelbindungen in der cis-Form, CAS-Registrierungsnummer 629-20-9 (all-cis-Form).
Es hat ein Molekulargewicht von 104,149, einen Schmelzpunkt von -3 °C, einen Siedepunkt von 143 °C und eine Dichte der gelben Flüssigkeit von 0,919 g/cm³ bei Raumtemperatur. Es hat einen üblen Geruch und polymerisiert allmählich an der Luft. Es ist unlöslich in Wasser und löslich in organischen Lösungsmitteln wie Ether, Benzol und Ethanol.
Anwendungen von Cyclooctatetraen
Cyclooctatetraen wird für die Synthese von hochorganischen Filmen für Siliziumoberflächen verwendet. Weitere Verwendungszwecke sind organische Farbstofflaser im flüssigen Zustand und als Triplett-Zustandslöscher, um das Blinken zweier Farbstoffe zu reduzieren.
Sie werden auch als synthetisch nützliche Verbindungen in der synthetischen organischen Chemie behandelt. Sie werden hauptsächlich als synthetisches Zwischenprodukt für cyclische Verbindungen und als synthetischer Rohstoff für Terephthalaldehyd und Phenylacetaldehyd verwendet.
Funktionsweise von Cyclooctatetraen
Die Funktionsweise von Cyclooctatetraen wird anhand der Synthese und der chemischen Eigenschaften erläutert:
1. Synthese von Cyclooctatetraen
Cyclooctatetraen wird durch Polymerisation von in Tetrahydrofuran gelöstem Acetylen unter Druck (15-25 bar) mit Nickelcyanid als Katalysator und Erhitzen synthetisiert (Reppe-Verfahren).
Historisch gesehen wurde es erstmals 1912 von R. Wilstetter in Deutschland aus dem Naturprodukt Pereturin synthetisiert.
2. Chemische Eigenschaften von Cyclooctatetraen
Cyclooctatetraen ist ein cyclischer ungesättigter Kohlenwasserstoff mit einem 8π-(pi)-Elektronensystem. Nach der Hückel-Regel ist ein Molekül aromatisch, wenn es 4n + 2 π-Elektronen hat (n ist eine positive ganze Zahl einschließlich 0), aber Cyclooctatetraen ist es nicht; es ist ein 4n-π-Elektronen-Molekül, aber da es keine planare Struktur annimmt, wird es auch nicht als anti-aromatisch, sondern als nicht-aromatisch eingestuft.
Die Konformation von all-cis-Cyclooctatetraen ist eine Eimer-(Boot-)Konformation. Der Abstand zwischen den Kohlenstoffatomen hängt von der Art der Bindung ab. Cyclooctatetraen ist auch eine für Additionsreaktionen anfällige Verbindung. Es lässt sich leicht in das Isomer Bicyclooctatrien umlagern, und bei Bromierungs-, Additions- und Oxidationsreaktionen entstehen Reaktionsprodukte in Form von Bicyclooctatrien.
Bei einigen chemischen Reaktionen von Cyclooctatetraen ändert sich die Anzahl der π-Elektronen, wodurch es von nichtaromatisch zu aromatisch wird. Ein Beispiel dafür ist die Reaktion mit Kalium. Es erhält zwei Elektronen vom Kaliumatom und bildet ein Dianion (Cyclooctatetraen-Dianion), das eine π-Elektronenzahl von 10 hat und dem Hückel-Gesetz entspricht. Dieses Dikaliumcyclooctatetraenid ist der Vorläufer des Uranocens (eine Verbindung aus Cyclooctatetraendianion und Uran).
Arten von Cyclooctatetraen
Cyclooctatetraen wird als nützliche Verbindung in der organischen Synthese verkauft, hauptsächlich als Reagenz für Forschung und Entwicklung. Die Substanz ist in Mengen von 1 ml , 5 ml, 1 g, 5 g usw. erhältlich und wird in Glasflaschen verkauft. Sie wird in der Regel als Reagenz gehandhabt und muss gekühlt oder gefroren gelagert werden.
Das Cyclooctatetraen als Produkt enthält etwa 0,1 % Polymerisationsinhibitoren (z. B. Hydrochinon). Dies liegt daran, dass Cyclooctatetraen eine sehr polymerisierbare Verbindung ist.
Eine weitere relevante Substanz, Cyclooctatetraeneisen-Tricarbonyl, wird als F&E-Reagenz vermarktet. In dieser Substanz fungiert Cyclooctatetraen als Eisenligand.