Sumanène

Le sumanène est un composé chimique de formule C₂₁H₁₂ de la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Avec une structure organisée autour d'un noyau benzénique central et d'une couronne alternant trois unités cyclopentadiène et trois unités benzène, il peut être vu comme un quart de buckminsterfullerène, c'est-à-dire de fullerène C₆₀. La formule développée rappelle une fleur de tournesol, d'où le nom de sumanène dérivé de suman qui signifie tournesol en hindi et en sanskrit[2].

Identification
Sumanène

Structure du sumanène
Nom UICPA	4,7-dihydro-1H-tricyclopenta [def, jkl, pqr] triphénylène
N^o CAS	151253-59-7
SMILES	C16=C5C4=C3C2=C1C7=CC=C2 CC3=CC=C4CC5=CC=C6C7 PubChem, vue 3D
Propriétés chimiques
Formule	C₂₁H₁₂ [Isomères]
Masse molaire[1]	264,32 ± 0,0176 g/mol C 95,42 %, H 4,58 %,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Synthèse organique

La structure du sumanène peut être dérivée du 1,5,9-triméthyltriphénylène mais la première préparation pratique part du norbornadiène[3]. Le norbornadiène est converti en stannane sous l'effet du n-butyllithium, du 1,2-dibromoéthane Br–CH₂–CH₂–Br et du chlorure de tributylétain Bu₃SnCl (TBTCl). Une réaction d'Ullmann de trois unités de ce stannane avec le thiophène-2-carboxylate de cuivre(I) (CuTC) produit le noyau benzénique, puis les ponts méthylène sont déplacés latéralement pour fermer les cycles pentagonaux à l'aide d'un catalyseur de Grubbs de première génération, et enfin la molécule est finalisée par oxydation à la DDQ.

Synthèse organique du sumanène.

Propriétés

Le sumanène est une molécule en forme de bol, d'une profondeur de 118 pm[4]. Les six atomes centraux ont une géométrie pyramidale incurvée à 9 ° et la molécule présente une gamme remarquable de longueurs de liaisons carbone-carbone : de 138,1 pm à 143,1 pm. Cette molécule peut également subir une inversion de courbure, avec une barrière d'inversion de 82 kJ·mol^-1 à 140 °C, sensiblement plus élevée que celle du corannulène.

Notes et références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Goverdhan Mehta, Shailesh R. Shahk, K. Ravikumarc, « Towards the design of tricyclopenta [def, jkl, pqr] triphenylene ('sumanene'): a 'bowl-shaped' hydrocarbon featuring a structural motif present in C₆₀ (buckminsterfullerene) », J. Chem. Soc., Chem. Commun.,‎ 1993, p. 1006-1008(3) (DOI 10.1039/C39930001006)
(en) Hidehiro Sakurai, Taro Daiko, Toshikazu Hirao, « A Synthesis of Sumanene, a Fullerene Fragment », Science, vol. 301, n^o 5641,‎ 2003, p. 1878 (DOI 10.1126/science.1088290)
(en) Hidehiro Sakurai, Taro Daiko, Hiroyuki Sakane, Toru Amaya, Toshikazu Hirao, « Structural Elucidation of Sumanene and Generation of Its Benzylic Anions », J. Am. Chem. Soc., vol. 33, n^o 127,‎ 2005, p. 11580–11581(2) (DOI 10.1021/ja0518169)

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[2] (en) Goverdhan Mehta, Shailesh R. Shahk, K. Ravikumarc, « Towards the design of tricyclopenta [def, jkl, pqr] triphenylene ('sumanene'): a 'bowl-shaped' hydrocarbon featuring a structural motif present in C₆₀ (buckminsterfullerene) », J. Chem. Soc., Chem. Commun.,‎ 1993, p. 1006-1008(3) (DOI 10.1039/C39930001006)

[3] (en) Hidehiro Sakurai, Taro Daiko, Toshikazu Hirao, « A Synthesis of Sumanene, a Fullerene Fragment », Science, vol. 301, n^o 5641,‎ 2003, p. 1878 (DOI 10.1126/science.1088290)

[4] (en) Hidehiro Sakurai, Taro Daiko, Hiroyuki Sakane, Toru Amaya, Toshikazu Hirao, « Structural Elucidation of Sumanene and Generation of Its Benzylic Anions », J. Am. Chem. Soc., vol. 33, n^o 127,‎ 2005, p. 11580–11581(2) (DOI 10.1021/ja0518169)