螺槳烷

螺槳烷是一類三環有機化合物，三個環共用一個碳碳共價鍵。它們的特徵包括：有碳為反向四面體構型、空間張力很大以及反應活性很高，因此在有機化學中被廣泛研究。此類化合物是因為其形狀類似螺旋槳而得名。

最簡單的螺槳烷是[1.1.1]螺槳烷（C₅H₆）和[2.2.2]螺槳烷（C₈H₁₂）。1,3-去氫金剛烷既是金剛烷家族中的一員，也是[1.3.3]螺槳烷的衍生物。

[1.1.1]螺槳烷

1982年，人們首次成功合成[1.1.1]螺槳烷^[1]。合成辦法是首先將二環[1.1.1]戊烷中的1,3-二羧酸1通過Hunsdiecker反應轉化為對應的二溴化合物2，接下來在丁基鋰的存在下，發生偶聯反應。最後產物在-30°C下，通過柱色譜法分離提純。如圖一所示：

圖一：合成[1.1.1]螺槳烷

另外一個合成方法是將一個二溴卡賓加到3-氯-2-氯甲基丙烯6的雙鍵上，在甲基鋰的作用下，中間產物7發生去質子作用和親核取代反應，生成[1.1.1]螺槳烷。^[2] 生成物僅能在−196°C存在於溶液中。

螺槳烷的不穩定性是由於它可以在114°C受熱異構化生成3-亞甲基環丁烯5，半衰期僅有5分鐘。它也可以自發的與乙酸反應，生成環丁烷4。

環張力估計為427千焦/摩爾。

聚合

[1.1.1]螺槳烷是棒烷的單體。^[3] 由甲酸甲酯和過氧化苯甲酰引發的自由基聚合反應通常得到低聚物，如圖二所示。而由丁基鋰引發的陰離子加成聚合反應能得到真正意義上的高聚物。通過X射線繞射證明，聚合物中的C-C鍵只有一種鍵長，即148pm。

圖二：合成棒烷

[2.2.2]螺槳烷

1973年，在成功合成[1.1.1]螺槳烷之前，由合成立方烷而著名的菲利普·伊頓小組已經成功合成了[2.2.2]螺槳烷^[4]

其合成路徑（圖三）使用了兩次Wolff重排反應。

圖三：合成[2.2.2]螺槳烷

這個螺槳烷也不穩定，室溫下在溶液中的半衰期為28分鐘，異構化生成單環氨基化合物11。其環張力估計為390千焦/摩爾。

1,3-去氫金剛烷

1,3-去氫金剛烷或稱四環[3.3.1.1^3,7.0^1,3]癸烷是一個金剛烷家族中的[1.3.3]螺槳烷，可以通過氧化1,3-二鹵金剛烷製備。^[5]。與其他小螺槳烷一樣，1,3-去氫金剛烷也不穩定。在溶液中能與空氣中的氧發生反應，生成一個過氧化物，半衰期為6小時。後者和氫化鋁鋰反應生成一個二羥基化合物。

Scheme 4. 1,3-dehydroadamantane synthesis

聚合

正如其他螺槳烷，去氫金剛烷也能夠聚合。如圖五所示，在四氫呋喃中，由金屬鋰引發，它與丙烯腈通過自由基聚合鏈式反應生成一個共聚物，其玻璃轉化溫度為217°C^[6]

圖五：1,3-去氫金剛烷的聚合反應

另見

名稱獨特的化學物質列表

參考文獻

^ [1.1.1]Propellane Kenneth B. Wiberg and Frederick H. Walker J. Am. Chem. Soc.; 1982; 104(19) pp 5239 - 5240; doi:10.1021/ja00383a046.
^ Organic Syntheses, Coll. Vol. 10, p.658 (2004); Vol. 75, p.98 (1998) Online article （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.
^ [n]Staffanes: a molecular-size "Tinkertoy" construction set for nanotechnology. Preparation of end-functionalized telomers and a polymer of [1.1.1]propellane Piotr Kaszynski and Josef Michl J. Am. Chem. Soc.; 1988; 110(15) pp 5225 - 5226; doi:10.1021/ja00223a070
^ [2.2.2]Propellane system Philip E. Eaton and George H. Temme J. Am. Chem. Soc.; 1973; 95(22) pp 7508 - 7510; doi:10.1021/ja00803a052
^ Tetracyclo[3.3.1.13,7.01,3]decane. Highly reactive 1,3-dehydro derivative of adamantane Richard E. Pincock and Edward J. Torupka J. Am. Chem. Soc.; 1969; 91(16) pp 4593 - 4593; doi:10.1021/ja01044a072
^ Formation of Alternating Copolymers via Spontaneous Copolymerization of 1,3-Dehydroadamantane with Electron-Deficient Vinyl Monomers Shin-ichi Matsuoka, Naoto Ogiwara, and Takashi Ishizone J. Am. Chem. Soc.; 2006; 128(27) pp 8708 - 8709; (Communication) doi:10.1021/ja062157i

[1] [1.1.1]Propellane Kenneth B. Wiberg and Frederick H. Walker J. Am. Chem. Soc.; 1982; 104(19) pp 5239 - 5240; doi:10.1021/ja00383a046.

[2] Organic Syntheses, Coll. Vol. 10, p.658 (2004); Vol. 75, p.98 (1998) Online article （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.

[3] [n]Staffanes: a molecular-size "Tinkertoy" construction set for nanotechnology. Preparation of end-functionalized telomers and a polymer of [1.1.1]propellane Piotr Kaszynski and Josef Michl J. Am. Chem. Soc.; 1988; 110(15) pp 5225 - 5226; doi:10.1021/ja00223a070

[4] [2.2.2]Propellane system Philip E. Eaton and George H. Temme J. Am. Chem. Soc.; 1973; 95(22) pp 7508 - 7510; doi:10.1021/ja00803a052

[5] Tetracyclo[3.3.1.13,7.01,3]decane. Highly reactive 1,3-dehydro derivative of adamantane Richard E. Pincock and Edward J. Torupka J. Am. Chem. Soc.; 1969; 91(16) pp 4593 - 4593; doi:10.1021/ja01044a072

[6] Formation of Alternating Copolymers via Spontaneous Copolymerization of 1,3-Dehydroadamantane with Electron-Deficient Vinyl Monomers Shin-ichi Matsuoka, Naoto Ogiwara, and Takashi Ishizone J. Am. Chem. Soc.; 2006; 128(27) pp 8708 - 8709; (Communication) doi:10.1021/ja062157i

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]