環丁酮

化合物

環丁酮是一種環酮化學式 (CH2)3CO。它在室溫下為無色揮發性液體。由於環丙酮高度敏感,因此環丁酮是容易存放的環酮中最小的。

環丁酮
IUPAC名
Cyclobutanone
識別
CAS號 1191-95-3
PubChem 14496
ChemSpider 13840
SMILES
 
  • O=C1CCC1
性質
化學式 C4H6O
摩爾質量 70.09 g·mol−1
外觀 無色液體
密度 0.9547 g/cm3 (0 °C)[1]
熔點 -50.9 °C(222 K)([1]
沸點 99.75 °C(373 K)([1]
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

製備

俄國化學家Nikolai Kischner英語Nikolai Kischner於1905年首次製備環丁酮。[2][3]他用了幾個反應步驟,從環丁烷甲酸中低收率合成了環丁酮。按照今天的標準,這個過程既麻煩又低效。

 
從環丁烷甲酸轉化成環丁酮

此後,人們開發了更高效、高產的合成方法。[4]一種方法涉及了五碳有機物的分解。舉個例子,環丁烷甲酸的脫羧反應可通過其它試劑和方法改進。之後,P. Lipp和R. Köster發現了環丁酮更高效的製備方法,那就是重氮甲烷乙醚溶液和乙烯酮的反應。[5]該反應基於環丙酮中間體的擴環。它的反應機理已通過14C標記的重氮甲烷確認。[6]

 
由乙烯酮和重氮甲烷經過環丙酮反應成環丁酮

環丁酮的另一種合成方法涉及鋰催化的氧雜螺環戊烷異構化反應,後者則是由亞甲基環丙烷英語methylenecyclopropane環氧化而成。[7][8]

 
通過異構化製備環丁酮

環丁酮也可以由1,3-二硫六環英語1,3-dithiane和1-溴-3-氯丙烷反應,然後用氯化汞(HgCl2)和碳酸鎘(CdCO3)脫保護生成的酮。[9]

反應

環丁酮在350 °C以上分解成乙烯乙烯酮[10]這個[2+2]環消除反應的活化能為52 kcal/mol。它對應的逆反應為乙烯和乙烯酮的[2+2]環加成反應,而這個逆反應從未被發現。

 
環丁酮的分解

參見

其它環酮:

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 CRC Handbook of Chemistry and Physics 90. Boca Raton, Florida: CRC Press. 
  2. ^ N. Kishner. 'Über die Einwirkung von Brom auf die Amide α-bromsubstituierter Säuren. Journal der Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft. 1905, 37: 103–105. 
  3. ^ N. Kishner. Über das Cyklobutanon. Journal der Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft. 1905, 37: 106–109. 
  4. ^ Dieter Seebach. Isocyclische Vierringverbindungen. Houben; Weyl; Müller (編). Methoden der Organischen Chemie IV/4. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. 1971. 
  5. ^ P. Lipp und R. Köster. Ein neuer Weg zum Cyclobutanon. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1931, 64 (11): 2823–2825. doi:10.1002/cber.19310641112. 
  6. ^ Semenow, Dorothy A.; Cox, Eugene F.; Roberts, John D. Small-Ring Compounds. XIV. Radioactive Cyclobutanone from Ketene and Diazomethane-14C1. Journal of the American Chemical Society. 1956, 78 (13): 3221–3223. doi:10.1021/ja01594a069. 
  7. ^ Salaün, J. R.; Conia, J. M. Oxaspiropentane. A rapid route to cyclobutanone. Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications. 1971, (23): 1579b–1580. doi:10.1039/C2971001579B. 
  8. ^ J. R. Salaün, J. Champion, J. M. Conia (1977). "Cyclobutanone from Methylenecyclopropane via Oxaspiropentane". Org. Synth. 57: 36; Coll. Vol. 6: 320. 
  9. ^ D. Seebach, A. K. Beck (1971). "Cyclic Ketones from 1,3-Dithiane: Cyclobutanone". Org. Synth. 51: 76; Coll. Vol. 6: 316. 
  10. ^ Das, M. N.; Kern, F.; Coyle, T. D.; Walters, W. D. The Thermal Decomposition of Cyclobutanone1. Journal of the American Chemical Society. 1954, 76 (24): 6271–6274. doi:10.1021/ja01653a013.