環丙烯

環丙烯是一種有機化合物，分子式為C₃H₄，它是最簡單的環烯烴。由於三元環張力較大，環丙烯的反應性很強並難以製備。環丙烯是無色氣體，被用於成鍵和反應活性的基礎研究^[1]。自然環境下不會自發地產生環丙烯，但一些脂肪酸中含有它的衍生物，1-甲基環丙烯衍生物可以用於果蔬花卉的保鮮。

環丙烯
環丙烯的結構式 環丙烯的鍵線式
IUPAC名 Cyclopropene
識別
CAS號	2781-85-3  Y
PubChem	123173
ChemSpider	109788
SMILES	C1C=C1
MeSH	cyclopropene
性質
化學式	C3H4
摩爾質量	40.0646 g·mol⁻¹
沸點	-36 °C（237 K）
熱力學
ΔcHm⦵	-2032--2026 kJ mol−1
熱容	51.9-53.9 J K−1 mol−1
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

結構

環丙烯分子是三角形的平面結構，雙鍵長度的縮短導致與雙鍵相對的鍵角從60°縮小到了51°^[2]。烯碳的p雜化程度更高，約為sp^2.68[3]。

環丙烯及其衍生物的合成

1922年，Demyanov等人第一次製備了環丙烯分子，通過在CO₂氣氛中，320-330 °C的鍍鉑粘土上由三甲基環丙基氫氧化銨熱解得到。該反應的主要產物是三甲胺和二甲基環丙胺，以及約5%的環丙烯。由環庚三烯和丁炔二酸二甲酯加合產物熱解可以得到約1%產率的環丙烯。

由烯丙基氯在80 °C時用鹼如氨基鈉脫去鹵化氫分子，得到環丙烯，產率約為10%^[4]：

CH
2=CHCH
2Cl + NaNH
2 → C
3H
4 + NaCl + NH
3

該反應主要的副產物是烯丙基胺，可以通過向煮沸的甲苯中，在45-60分鐘內將烯丙基氯加入NaN(TMS)₂來得到目標產物^{[註 1]}，產率可以提升至約40%^[5]：

CH
2=CHCH
2Cl + NaN(TMS)₂ → C₃H₄ + NaCl + NH(TMS)₂

1-甲基環丙烯的合成方法與之類似，在室溫下由甲基烯丙基氯和苯基鋰反應得到^[6]：

CH₂=C(CH₃)CH₂Cl + PhLi → CH₃C₃H₃ + LiCl + C₆H₆

相關反應

在425 °C，環丙烯異構化為丙炔：

C₃H₄ →H₃CC≡CH

環丙烯與環戊二烯發生Diels-Alder反應，生成 內-三環[3.2.1.0^2,4]辛-6-烯，該反應可以用於合成檢查合成後環丙烯是否存在^[5]：

備註

1. 如果烯丙基氯加入速率過快，產生的部分環丙烯不會凝結而是直接被吹出體系。烯丙基氯反而會在冷阱中冷凝，影響產率。

外部連結

• Computational Chemistry - American Chemical Society （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Computational Chemistry - an overview | ScienceDirect Topics （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Computational chemistry - Latest research and news | Nature （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Overview of Computational Chemistry

參考文獻

1. Carter, F. L.; Frampton, V. L. Review of the Chemistry of Cyclopropene Compounds. Chemical Reviews. 1964, 64 (5): 497–525. doi:10.1021/cr60231a001.
2. Staley, S. W.; Norden, T. D.; Su, C.-F.; Rall, M.; Harmony, M. D. Structure of 3-cyanocyclopropene by microwave spectroscopy and ab initio molecular orbital calculations. Evidence for substituent-ring double bond interactions. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109 (10): 2880–2884. doi:10.1021/ja00244a004.
3. Allen, F. H. The geometry of small rings: Molecular geometry of cyclopropene and its derivatives. Tetrahedron. 1982, 38 (5): 645–655. doi:10.1016/0040-4020(82)80206-8.
4. Closs, G.L.; Krantz, K.D. A Simple Synthesis of Cyclopropene. Journal of Organic Chemistry. 1966, 31 (2): 638. doi:10.1021/jo01340a534.
5. Binger, P. (2000). "Cyclopropene: A New Simple Synthesis and Its Diels-Alder reaction with Cyclopentadiene". Org. Synth. 77: 254; Coll. Vol. 10: 231.
6. Clarke, T. C.; Duncan, C. D.; Magid, R. M. An Efficient and Convenient Synthesis of 1-Methylcyclopropene. J. Org. Chem. 1971, 36 (9): 1320–1321. doi:10.1021/jo00808a041.