高烷
λ6-碳烷(λ6-Carbane),因碳呈高價,故得名「高烷」(Highcane),又稱二氫合甲烷,化學式是CH6。
發現[編輯]
高烷是由塗效灰先生於2009年2月29日,在-25.0K的低溫和1.5×107Pa的高壓下製得的。
性質(非銻場中)[編輯]
物理性質[編輯]
高烷在常溫常壓下是一種密度比空氣小,無色無味的氣體,熔點為-38攝氏度,沸點為-25.0攝氏度。
可燃性[編輯]
高烷可燃,不助燃,燃點為250攝氏度,並在燃燒時分解。分解後,在銻場操縱下,碳原子的中子被吸走,並且分給氫原子,使他們變成氘原子;碳原子失去中子後全部轉化為氫原子。在銻場操縱下,重水自動被吸到銻場附近,水則以水蒸氣形式擴散到空氣中,因此高烷是清潔能源。
還原性[編輯]
由於高烷(二氫合甲烷)成鍵已達飽和,因此不能發生自聚合反應,其他性質與氫合甲烷類似,但具有更強的還原性。
高烷甚至能將He還原成He-,其方程式為:
$ CH_{6}+He\rightarrow CH_{5}He+[H] $
產生的一氦一氫化甲烷,具有強氧化性,因為此時He的mp3雜化讓C有了+6價這種奇葩的價態。而產生的高能氫受到mp3雜化的影響有了惰性,必須將[H]經過高能的He2+離子流活化5分鐘後,再過5分鐘才變成了很活潑的氫自由基,它有強還原性,可以把氦還原,產生氫化亞氦,其IUPAC命名為氫化氦(I)(Helous Hydride或Helium(I) Hydride)——HeH。
分解[編輯]
高烷能被鞭炮(氯磷)分解成氫氣和碳。
性質(強銻場中)[編輯]
簡述[編輯]
由Ts(tung-speak)教授在強銻場下對其研究發現了與弱銻場及常規條件下不同的性質。
物理性質[編輯]
與無銻場下相近,空間結構為正八面體形。
化學性質[編輯]
由於其氫很好的包圍住了整個C,使其具有極強的穩定性。
強銻場下高烷類化合物具有不親核與不親電的通性,不親核是由於其缺少可進攻的電子對,不親電是由於其氫保護了碳以至於其動力學上惰性很強,因此在強銻場下可以作為很好的保護氣體。
由於其氫帶有δ+,所以可以在穴醚中螯合,以移至有機相,作為中性溶劑使用,可以很好控制一些過於快速反應的速率,使產物趨向熱力學穩定。
酸鹼性[編輯]
由於他有類似甲烷一樣的結構,所以氫極難電離,幾乎不顯酸性,在水中pka高達1919,在偶極溶劑SOCl2中,pka測得約為114514。
由於缺少電子對,不能顯出鹼性。因此哪怕在魔酸與銻場作用下,也很難將其質子化,不過並沒有理論證明其質子化完全不可能,因此對於CH7+的製取Ts教授也在研究中.
其他化學性質[編輯]
在強銻場下僅第七周期前鹵素與稀有氣體與第九周期後元素可以發生取代反應,方程式如下:
更好的製備方式[編輯]
α-加成反應[編輯]
通式如下
,其中R均為飽和烴
選擇性分析[編輯]
通常加成上去的烷烴基團斷鍵位置在整個物質的質心處,如果質心周圍相同距離有兩根鍵,則副產物占比會很高;在CR4上加成時,會與位阻更小(通常為級數更低的碳)優先反應,此規則被稱為唐氏規則 (tung-speak rule)。
定位基[編輯]
利用第九周期後的元素將烷烴上的某個氫取代,可以使指定部分不被加成,以此增加產率。
Tung-speak脫碳反應[編輯]
利用Tung-speak 脫碳反應的衍生反應可將其有選擇性的製備,方程式如下
$ {\rm {R_{3}C\equiv C^{(VI)}\equiv CR'_{3}+}} $,R可以為任意飽和烴,可以相同可以不同。
對於難以取代保護的烷烴可以通過此方法較為輕鬆的製取到高烷化合物。