Norbornano
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Il norbornano,[1] nome sistematico biciclo[2.2.1]eptano,[2] è un idrocarburo saturo biciclico a gabbia avente formula molecolare C7H12.[3] Il composto deve il suo nome al bornano, un monoterpene, il quale ha in più tre sostituenti metilici e rappresenta lo scheletro carbonioso della canfora (1,1,7-trimetil-2-bornanone). Ancora da canfora deriva un altro nome dell'idrocarburo, norcanfano,[4] che a volte si trova menzionato in letteratura.[5] Il prefisso nor-, che sottintende «normal-», si riferisce in ogni caso alla rimozione dei sostituenti metilici dal bornano/canfano.[6]
| Norbornano | |
|---|---|
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 | |
| Nome IUPAC | |
| Biciclo[2.2.1]eptano | |
| Nomi alternativi | |
| Norbornano | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C7H12 |
| Massa molecolare (u) | 96,17 |
| Aspetto | solido bianco |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 205-996-2 |
| PubChem | 9233 |
| SMILES | C1CC2CCC1C2 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Indice di rifrazione | 1,4770 (stimato) |
| Solubilità in acqua | insolubile |
| Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua | 3,78 |
| Temperatura di fusione | 85–88 °C (358-361 K) |
| Temperatura di ebollizione | 105 °C (378 K) |
| Indicazioni di sicurezza | |
La struttura dello scheletro carbonioso del norbornano è di interesse in chimica delle sostanze naturali, chimica biologica[7][8] e chimica farmaceutica.[9]
Proprietà e struttura
Riepilogo
Prospettiva
Il norbornano è un bicicloalcano il cui scheletro molecolare corrisponde a quello dell'anello del cicloesano in conformazione a barca, con l'aggiunta di un ponte metilenico (−CH2−) che si congiunge alle posizioni assiali in 1 e 4.[10] Dal norbornano deriva il catione 2-norbornile ([C7H11]+), che è di preminente interesse teorico-scientifico in quanto carbocatione non classico.[11][12]
Il suo potenziale di ionizzazione è di 9,77 eV.[13]
In condizioni normali il norbornano è un solido cristallino incolore (o polvere bianca), volatile, con un punto di fusione di 85–88 °C, e che come liquido bolle poco più in alto (106 °C);[14] in acqua è praticamente insolubile, ma si scioglie, oltre che in altri idrocarburi, in acetone e in alcool.[15][16]
Il norbornano è un composto termodinamicamente stabile, ΔHƒ° = -95,0 ± 1,1 kJ/mol,[17] nonostante la sua struttura con angoli di legame non ottimali sia affetta da una certa tensione sterica: l'ammontare della conseguente destabilizzazione è stimata in 16,98 kcal/mol (71,0 kJ/mol).[18] Pur essendo un idrocarburo, il norbornano presenta un momento dipolare, seppur piccolo: μ = 0,15 D.[19]
Parametri strutturali
Lo scheletro della molecola è una struttura a gabbia (3D) di simmetria C2v,[20] costituita da due teste di ponte[21] (C1, C4), entrambe collegate da due ponti biatomici (C2, C3) e (C5, C6), e un ponte monoatomico (C7). Da indagini combinate (diffrazione elettronica in fase gassosa, spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde, spettroscopia infrarossa e Raman) sul norbornano sono stati ricavati i valori per le principali distanze di legame (r), ed angoli di legame (∠); sono riportati qui di seguito alcuni valori significativi che è stato possibile assegnare:[22]
- r(C1–C2) = 153,04 pm, r(C2–C3) = 157,3 pm,r(C1–C7) = 154,6 pm, rmedia(C–C) = 154,8 pm;
- r(C1–H) = 109,4 pm, rmedia(C–H) = 111,3 pm;
- ∠C1–C2–C3 = 102,71°, ∠C2–C1–C6 = 108,97°, ∠C1–C7–C4 = 93,41°;
- angolo diedro tra i piani C1–C2–C3–C4 e C1–C6–C5–C4 = 113,1°.
Il legame C−H riportato ha lunghezza normale (109 pm); i legami C1–C2 e C1–C7 hanno lunghezze molto vicine al valore normale di 154 pm,[23] mentre il legame C2–C3, dove le due coppie di idrogeni sono necessariamente eclissate, è sensibilmente più lungo.[22] L'angolo C2–C1–C6 ha praticamente il valore atteso per l'ibridazione sp3 del carbonio (109,5°), tipica di un idrocarburo saturo; quello C1–C2–C3 è invece piuttosto stretto al confronto e soprattutto l'angolo sull'atomo di carbonio apicale (C7) è tanto più stretto rispetto ai 109,5°; tutto questo è alla base della tensione sterica riscontrata.[24]
Sintesi
Il norbornano venne preparato inizialmente per riduzione della norcanfora (2-norbornanone).[25] Si può anche preparare tramite una reazione di Diels-Alder tra il ciclopentadiene e l'etilene a dare il norbornene, seguita da un'idrogenazione.[26] Il composto può anche essere ottenuto per idrogenazione dei composti insaturi correlati norbornene e norbornadiene.[27]
Il norbornano non è considerato pericoloso secondo le direttive 67/548/EEC o 1999/45/EC.
Note
Voci correlate
Altri progetti
Collegamenti esterni
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