亜酸化炭素

亜酸化炭素
亜酸化炭素の棒モデル
亜酸化炭素の棒モデル
亜酸化炭素の空間充填モデル
亜酸化炭素の空間充填モデル
名前
推奨IUPAC名
プロパ-1,2-ジエン-1,3-ジオン
識別子
3Dモデル（JSmol）
チェビ
ケムスパイダー
メッシュ炭素+亜酸化物
ユニイ
  • InChI=1S/C3O2/c4-2-1-3-5 チェックはい
    キー: GNEVIACKFGQMHB-UHFFFAOYSA-N チェックはい
  • InChI=1/C3O2/c4-2-1-3-5
    キー: GNEVIACKFGQMHB-UHFFFAOYAU
  • O=C=C=C=O
プロパティ
C 3 O 2
モル質量68.031  g·mol −1
外観 無色の気体
臭い強い刺激臭
密度3.0 kg/m 3、ガス[ 1 ]

1.114 g/cm 3、液体[ 2 ]

融点−111.3 °C (−168.3 °F; 161.8 K)
沸点6.8 °C (44.2 °F; 279.9 K)
反応する
溶解度1,4-ジオキサン、エーテル、キシレン、CS 2、テトラヒドロフランに可溶
屈折率（nD ）
1.4538 (6 °C)
0日
構造
菱形
準線形（位相依存）
熱化学
熱容量（℃）
66.99 J/モル K
標準モルエントロピー（S⦵298 ）​
276.1 J/モル・K
標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298）
−93.6 kJ/モル
関連化合物
関連酸化物
二酸化炭素一酸化炭素二酸化炭素
関連化合物
亜硫化炭素亜窒化炭素
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
チェックはい 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北

亜酸化炭素（またはトリカーボンジオキシド）は、化学式C 3 O 2、構造O=C=C=C=Oの有機酸素含有化合物です。4つの二重結合が重なり、クムレンを形成します。これは、二酸化炭素（CO 2）やペンタカーボンジオキシド（C 5 O 2 ）を含む直鎖オキソカーボンO=C n =O系列の安定なメンバーの一つです。慎重に精製すれば、室温で暗所でも分解することなく存在できますが、特定の状況下では 重合します。

この物質は1873年、ベンジャミン・ブロディが一酸化炭素に電流を流すことで発見した。彼は、この生成物が化学式C x +1 O xで表される一連の「オキシカーボン」、すなわちC 2 O、C 3 O 2、C 4 O 3、C 5 O 4、…であると主張し、最後の2つを自身で同定したと主張した。[ 3 ] [ 4 ]しかし、C 3 O 2のみが知られている。1891年、マルセリン・ベルテロは、純粋な一酸化炭素を約550℃で加熱すると少量の二酸化炭素は生成されるが炭素は微量しか生成しないことを観察し、代わりに炭素を多く含む酸化物が生成されると仮定し、「亜酸化物」と名付けた。彼はそれが放電によって得られる生成物と同じであると仮定し、化学式C 2 Oを提案した。[ 5 ]オットー・ディールスは後に、より有機的な名称であるジカルボニルメタンとジオキサレンも正しいと述べた。

室温では非常に悪臭を放つ油状の液体または気体として一般的に説明される。[ 6 ]

合成

これは、五酸化リン（P4O10）とマロン酸またはそのエステルの乾燥混合物を加熱することによって合成されます。 [ 7 ]したがって、マロン酸無水物 の無水物、すなわちマロン酸の「第二の無水物」とも考えられます。[ 8 ]

亜酸化炭素の合成と反応の他のいくつかの方法は、1930年のレイアソンのレビューに記載されています。[ 6 ]

重合

亜酸化炭素は自発的に重合し、赤、黄、または黒色の固体となる。その構造はポリ(α-ピロン)型と推定されており、2-ピロン(α-ピロン)の構造に類似している。[ 9 ] [ 10 ]ポリマー中のモノマー数は様々である（オキソカーボン#ポリマー性炭素酸化物を参照）。1969年、火星の地表の色はこの化合物によるものだという仮説が立てられたが、これはバイキング火星探査機によって反証された（赤色は鉄酸化物によるものである）。[ 11 ]

用途

亜酸化炭素はマロン酸エステルの製造に使用され、また毛皮の染色親和性を向上させる補助剤としても使用されます。

化学合成において、亜酸化炭素は1,3-双極子であり、アルケンと反応して1,3-シクロペンタジオンを生成します。非常に不安定であるため、最終手段として使用される試薬です。[ 12 ]

生物学的役割

これらは、生体内で発見された6環または8環の炭素亜酸化物マクロ環状ポリマーです。内因性ジゴキシン様Na+/K+-ATP-aseおよびCa依存性ATP-ase阻害剤、内因性ナトリウム利尿薬、抗酸化剤、降圧剤として作用します。

亜酸化炭素 C 3 O 2は、通常一酸化炭素COを生成するあらゆる生化学プロセスで少量生成される可能性があり、たとえばヘムオキシゲナーゼ-1によるヘムの酸化の際などがその例です。また、マロン酸からも生成されます。生物内の亜酸化炭素は、共通式 ( C 3 O 2 ) n (主に(C 3 O 2 ) 6および(C 3 O 2 ) 8 ) の大環状ポリカーボン構造に急速に重合すること、およびこれらの大環状化合物が Na + /K + -ATP-ase および Ca 依存性 ATP-ase の強力な阻害剤であり、ジゴキシン様生理特性とナトリウム利尿作用および降圧作用を持つことが示されています。これらの大環状亜酸化炭素ポリマー化合物は、Na + /K + -ATP - aseおよびCa依存性 ATP-aseの内因性ジゴキシン様調節因子であり、内因性ナトリウム利尿薬および降圧薬であると考えられています。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]それ以外にも、一部の研究者は、これらの炭素亜酸化物のマクロ環状化合物がフリーラジカルの形成と酸化ストレスを軽減し、例えば網膜における内因性の抗癌保護機構において役割を果たす可能性があると考えています。[ 16 ]

構造と結合

亜酸化炭素の構造は、1970 年代から実験と計算の対象となってきた。中心的な問題は、分子が直線状か曲がっているか (すなわち、 かどうか) という問題である。研究では、分子は非常に非剛性で、曲げに対する障壁が非常に浅いという点で一般的に一致している。ある研究によると、分子の形状は、θ C 2 ~ 160° で最小値を持つ二重井戸型ポテンシャル、20 cm −1 (0.057 kcal/mol) の反転障壁、および140° ≤ θ C 2 ≤ 180° での全エネルギー変化 80 cm −1 (0.23 kcal/mol) で説明される。[ 17 ]曲げに対する小さなエネルギー障壁は、振動零点エネルギーとほぼ同じ桁である。したがって、分子は準直線状として最もよく説明される。赤外線[ 18 ]および電子回折[ 19 ]の研究では、 C 3 O 2は気相では曲がった構造をとることが示されているが、X線結晶構造解析によって固体相では少なくとも平均的な直線形状をとることがわかった。ただし、酸素原子とC 2の大きな熱楕円体は、固体状態でも急速な屈曲（最小θC 2〜170 °）と一致すると解釈されている。 [ 10 ]

形式電荷の最小化に基づく亜酸化炭素のヘテロクムレン共鳴構造は、分子の非剛性性と直線性からの逸脱を容易に説明することができない。亜酸化炭素の準直線構造を説明するために、フレンキングは、亜酸化炭素を2つのカルボニル配位子と2つの孤立電子対を有する炭素(0)の「配位錯体」とみなすことを提案した。[ 20 ]しかし、 C 3 O 2や類似の種における配位結合の寄与は、化学的に不合理であると批判されている。[ 21 ]

参考文献

  1. ^ 「炭素亜酸化物」 . WebElements周期表. 2019年2月19日閲覧。
  2. ^ Weast RC、Astle MJ編 (1983). CRC Handbook of Chemistry and Physics (64th ed.). Boca Raton: CRC Press. p. B-82. ISBN 9780849304637。
  3. ^ Brodie BC (1873). 「沼地ガスとギ酸の合成、および炭酸ガスの電気分解に関する覚書」 . Proc. R. Soc. Lond. 21 ( 139– 147): 245– 247. doi : 10.1098/rspl.1872.0052 . JSTOR 113037.純粋で乾燥した炭酸ガス（＝一酸化炭素）を誘導管内を循環させ、そこで電気作用を受けると、ガスの分解が起こります [...] 炭酸（＝二酸化炭素）が生成され、その生成と同時に誘導管内に固体の沈殿物が観察されます。この沈殿物は赤褐色の透明な膜として現れ、管壁を覆っています。沈殿物は水に完全に溶け、水は沈殿物によって強く着色します。この溶液は強い酸性反応を示します。水と接触する前の乾燥した状態の固体沈殿物は炭素の酸化物です。 
  4. ^ブロディBC (1873)。「Ueber eine Synthese von Sumpfgas und Ameisensäure und die electrische Zersetzung des Kohlenoxyds」。リービッヒ・アン。 169 ( 1–2 ): 270–271 .土井: 10.1002/jlac.18731690119。
  5. ^ベルトロー M (1891)。「炭素酸化物による行動」。アナール・ド・シミーとフィジーク。6 (24): 126–132。2012年 2月17 日のオリジナルからアーカイブ。2007 年2 月 21 日に取得。
  6. ^ a b Reyerson LH, Kobe K (1930). 「亜酸化炭素」. Chem. Rev. 7 (4): 479– 492. doi : 10.1021/cr60028a002 .
  7. ^ディールス O、ウルフ B (1906). 「ウーバー・ダス・コーレンサブオキシド。私」。化学。ベル。 39 : 689–697 .土井: 10.1002/cber.190603901103。
  8. ^ Perks HM, Liebman JF (2000). 「パラダイムとパラドックス：カルボン酸とその無水物のエネルギー論的側面」.構造化学. 11 (4): 265– 269. doi : 10.1023/A:1009270411806 . S2CID 92816468 . 
  9. ^ Ballauff M , Li L, Rosenfeldt S, et al. (2004). 「小角X線散乱によるポリ（カーボンサブオキシド）の分析」. Angewandte Chemie International Edition . 43 (43): 5843– 5846. doi : 10.1002/anie.200460263 . PMID 15523711 . 
  10. ^ a b Ellern A, Drews T, Seppelt K (2001). 「固体状態における亜酸化炭素C 3 O 2の構造」. Z. Anorg. Allg. Chem. 627 (1): 73– 76. doi : 10.1002/1521-3749(200101)627:1<73::AID-ZAAC73>3.0.CO;2-A .
  11. ^ Plummer WT, Carsont RK (1969). 「火星：表面は亜酸化炭素で着色されているのか？」Science . 166 (3909): 1141– 1142. Bibcode : 1969Sci...166.1141P . doi : 10.1126/science.166.3909.1141 . PMID 17775571 . S2CID 31568906 .  
  12. ^「亜酸化炭素」.有機合成試薬百科事典. doi : 10.1002/047084289X.rc015 .
  13. ^ Kerek F (2000). 「無機炭素亜酸化物の大環状誘導体として同定されたジギタリス様因子およびナトリウム利尿因子の構造」高血圧研究. 23 (Suppl S33): S33–38. doi : 10.1291/hypres.23.Supplement_S33 . PMID 11016817 . 
  14. ^ Stimac R, Kerek F, Apell HJ (2003). 「Na,K-ATPaseの強力な阻害剤としてのマクロ環状炭素サブオキシドオリゴマー」 . Ann. NY Acad. Sci. 986 (1): 327– 329. Bibcode : 2003NYASA.986..327S . doi : 10.1111/j.1749-6632.2003.tb07204.x . PMID 12763840 . 
  15. ^ Kerek F, Stimac R, Apell HJ, et al. (2002). 「マクロ環状炭素サブオキシド因子の強力なNa,K-ATPaseおよびSR Ca-ATPase阻害剤としての特性」 . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes . 1567 ( 1–2 ): 213–220 . doi : 10.1016/S0005-2736(02)00609-0 . PMID 12488055 . 
  16. ^ツバロE (1966). 「亜酸化炭素、抗腫瘍細胞物質の前駆体と考えられるもの：網膜」。Bollettino Chimico Farmaceutico (イタリア語)。105 ( 6) : 415–416。PMID 6005012 。 
  17. ^ブラウンRD (1993)。 「大振幅運動の構造情報」。 Laane J、Dakkuri M、Veken Bv、他。 （編）。非剛体分子の構造と立体配座。 NATO ASIシリーズ。 Vol. 410.シュプリンガーオランダ。 pp.  99–112 . doi : 10.1007/978-94-011-2074-6_5。ISBN 9789401049207。
  18. ^ Jensen P, Johns JW (1986). 「ν6基本波領域における亜酸化炭素の赤外スペクトル：実験的観察と半剛体ベンダー解析」J. Mol. Spectrosc. 118 (1): 248– 266. Bibcode : 1986JMoSp.118..248J . doi : 10.1016/0022-2852(86)90239-0 .
  19. ^ Clark A (1970). 「亜酸化炭素におけるCCC曲げのポテンシャル関数」. Chem. Phys. Lett. 6 (5): 452– 456. Bibcode : 1970CPL.....6..452C . doi : 10.1016/0009-2614(70)85190-9 .
  20. ^ Frenking G, Tonner R (2009). 「二価炭素(0)化合物」 . Pure Appl. Chem. 81 (4): 597– 614. doi : 10.1351/pac-con-08-11-03 . ISSN 1365-3075 . S2CID 98257123 .  
  21. ^ Himmel D, Krossing I, Schnepf A (2014). 「主族化合物における与格結合：矢印の数を減らすための事例！」Angewandte Chemie International Edition . 53 (2): 370– 374. doi : 10.1002/anie.201300461 . ISSN 1521-3773 . PMID 24243854 .  
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbon_suboxide&oldid=1317079795」より取得