環丁二烯

碳氫化合物之一

環丁二烯是最簡單的[n]-輪烯(-輪烯),化學式為C4H4。它是一種極不穩定的碳氫化合物,僅能單獨存在5秒鐘。儘管環丁二烯含有交替的單雙鍵,但是它不符合休克爾規則,因為它只有4個π電子,不符合4n+2的通式。由於金屬原子可提供2個電子,所以有些環丁二烯-金屬化合物實際上是穩定的。

由於環丁二烯的π電子總能量要高於相應脂肪烴——1,3-丁二烯,因此它被稱為是反芳香性的。然而最近的紅外光譜數據表明,環丁二烯並非正方形結構,而為長方形,而且1,2-二氘代-1,3-環丁二烯存在兩個立體異構體。這說明其π電子具有部分定域性質,因而環丁二烯也不完全是反芳香性的。至於它不是正方形結構的原因,可以將它看作姜-泰勒效應在有機化學中的一個特殊應用。

環丁二烯在35K通過自身Diels-Alder反應二聚。

目錄

合成


在多次失敗的嘗試之後,德克薩斯州大學的Rowland Pettit終於在1965年首先製得環丁二烯,
環丁二烯
環丁二烯
但他沒能將它分離出來。他先用Fe(CO)和cis-二氯環丁二烯通過二次脫鹵化氫反應來製備三羰基環丁二烯合鐵(CHFe(CO)),再用硝酸鈰銨氧化該絡合物:
獨立存在的環丁二烯會與缺電子的炔烴反應,產物是杜瓦苯衍生物:
杜瓦苯衍生物加熱至90°C分解為鄰苯二甲酸二甲酯
用二炔的[2+2]環加成反應也可以製取環丁二烯的衍生物:以2,3,4,5-四苯基環戊-2,4-二酮作為捕獲試劑,脫羰基后產物之一是環辛四烯的衍生物。
環丁二烯
環丁二烯