Dicyanoacetyleen

Dicyanoacetyleen
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van dicyanoacetyleen
	Molecuulmodel van dicyanoacetyleen
Algemeen
Molecuulformule	C4N2, NC4N
IUPAC-naam	2-butyndinitril
Andere namen	dicyanoethyn, koolstofsubnitride, acetyleendicarbonitril
Molmassa	76,0562 g/mol
SMILES	C(#CC#N)C#N
InChI	1/C4N2/c5-3-1-2-4-6
CAS-nummer	1071-98-3
PubChem	14068
Wikidata	Q903293
Vergelijkbaar met	cyanogeen, ethyn
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vloeibaar
Kleur	kleurloos
Dichtheid	0,907 g/cm³
Smeltpunt	20,5 °C
Kookpunt	76,5 °C
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHol	+ 500,4 kJ/mol
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Dicyanoacetyleen (of ook dicyano-ethyn, koolstofsubnitride, IUPAC-naam: but-2-yndinitril) is een chemische verbinding van koolstof en stikstof, met als brutoformule C₄N₂. Het heeft een lineaire moleculaire structuur met afwisselend drievoudige en enkele bindingen: N≡C-C≡C-C≡N. De middelste C-C afstand is beduidend korter dan de andere. Een andere voorstelling is uit te gaan van ethyn (acetyleen) H-C≡C-H en beide waterstofatomen te vervangen door cyanidegroepen.

Een theoretische berekening met dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) en ab initio-methoden laat zien dat er mogelijk een aantal C₄N₂ isomeren bestaan, die energetisch niet veel verschillen van dicyanoacetyleen. Een daarvan is CCCNCN, een andere is een molecuul met een gevorkte vorm.^[1]

Bij kamertemperatuur is koolstofsubnitride een kleurloze vloeistof. De vormingswarmte is sterk endotherm en de stof explodeert gemakkelijk onder vorming van koolstofpoeder en stikstofgas. De damp brandt gemengd met zuurstof met een helderblauwwitte vlam die temperaturen van 5260 K (4987°C) kan bereiken.^[2] Dit heeft de stof een plaats opgeleverd in het Guinness book of records als de brandstof met de heetste vlam.

Reagens in de organische chemie

Dicyanoacetyleen is sterk diënofiel omdat de cyanidegroepen elektronenonttrekkend zijn. Dit maakt het een nuttig reagens voor Diels-Alder-reacties met weinig reactieve diënen. Het is zelfs in staat te adderen aan de aromatische verbinding dureen (1,2,4,5-tetramethylbenzeen) onder vorming van gesubstitueerd barreleen.^[3] Alleen de meest reactieve diënofielen zijn in staat om met aromatische diënen te reageren.

Dicyanoacetyleen is oplosbaar in koolstofdisulfide (CS₂) en in de aanwezigheid van watervrij ijzer(II)jodide reageert het met di-jood tot dicyanodi-joodetheen.^[4]

In het heelal

Koolstofsubnitride is waargenomen in de atmosfeer van de maan Titan met behulp van infraroodspectroscopie.^[5] Afhankelijk van het jaargetijde condenseert en verdampt C₄N₂ in een cyclus die door waarnemers op aarde gevolgd kan worden. Dit verschaft inzicht in de weersgesteldheden op deze maan.

Het is (in 2006) nog niet mogelijk gebleken de stof in het interstellaire medium waar te nemen. Het molecuul heeft een hoge symmetrie die het onmogelijk maakt zijn rotatiespectrum met microgolfspectroscopie waar te nemen. Verwante en wat minder symmetrische moleculen zoals cyanoacetyleen N≡C-C≡C-H zijn echter wel waargenomen. Het wachten is op verbeteringen in de astronomische waarnemingen in het infrarode gebied omdat het voor de hand ligt dat het molecuul in dat gebied wel waargenomen gaat worden.^[6]

Synthese

De synthese van koolstofsubnitride gaat uit van ethyndicarboxyldimethylester via het overeenkomstige amide, dat vervolgens met behulp van fosforpentoxide (P₂O₅) in het subnitride omgezet wordt.

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study, J. Chem. Phys. 117, 2063 (2002); DOI:10.1063/1.1489992
↑ Kirshenbaum, A. D., and A. V. Grosse (May 1956). The Combustion of Carbon Subnitride, C₄N₂, and a Chemical Method for the Production of Continuous Temperatures in the Range of 5000–6000°K. Journal of the American Chemical Society 78 (9): 2020. DOI: 10.1021/ja01590a075.
↑ Weis, C. D. (January 1963). Reactions of Dicyanoacetylene. Journal of Organic Chemistry 28 (1): 74–78. DOI: 10.1021/jo01036a015.
↑ ACTA CHEMICA SCANDINAVICA 17 (19 6 3)1866-1874 Unsaturated Hydrogen-Free Halógeno Cyano Compounds III. Preparation and Properties of Halogenocyanoethylenes ELSE KLOSTER-JENSEN
↑ Samuelson, R. E., L. A. Mayo, M. A. Knuckles, and R. J. Khanna (August 1977). C₄N₂ ice in Titan's north polar stratosphere. Planetary and Space Science 45 (8): 941–948. DOI: 10.1016/S0032-0633(97)00088-3.
↑ Kołos, Robert (August 2002). Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study. Journal of Chemical Physics 117 (5): 2063–2067. DOI: 10.1063/1.1489992.

[1] Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study, J. Chem. Phys. 117, 2063 (2002); DOI:10.1063/1.1489992

[2] Kirshenbaum, A. D., and A. V. Grosse (May 1956). The Combustion of Carbon Subnitride, C₄N₂, and a Chemical Method for the Production of Continuous Temperatures in the Range of 5000–6000°K. Journal of the American Chemical Society 78 (9): 2020. DOI: 10.1021/ja01590a075.

[3] Weis, C. D. (January 1963). Reactions of Dicyanoacetylene. Journal of Organic Chemistry 28 (1): 74–78. DOI: 10.1021/jo01036a015.

[4] ACTA CHEMICA SCANDINAVICA 17 (19 6 3)1866-1874 Unsaturated Hydrogen-Free Halógeno Cyano Compounds III. Preparation and Properties of Halogenocyanoethylenes ELSE KLOSTER-JENSEN

[5] Samuelson, R. E., L. A. Mayo, M. A. Knuckles, and R. J. Khanna (August 1977). C₄N₂ ice in Titan's north polar stratosphere. Planetary and Space Science 45 (8): 941–948. DOI: 10.1016/S0032-0633(97)00088-3.

[6] Kołos, Robert (August 2002). Exotic isomers of dicyanoacetylene: A density functional theory and ab initio study. Journal of Chemical Physics 117 (5): 2063–2067. DOI: 10.1063/1.1489992.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]