Adamantan

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Strukturformel
Strukturformel von Adamantan
Allgemeines
Name Adamantan
Andere Namen

Tricyclo[3.3.1.13,7]decan

Summenformel C10H16
CAS-Nummer 281-23-2
Kurzbeschreibung

farbloser, campherartig riechender Feststoff [1]

Eigenschaften
Molare Masse 136,23 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,07 g·cm−3 (20 °C) [2]

Schmelzpunkt

266–268 °C [2]
Sublimation ab 20 °C[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze [2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Adamantan ist ein Cycloalkan und der einfachste Diamantoid. Die Struktur des Adamantans besteht formal aus vier Cyclohexanmolekülen in Sesselkonformation. Diese hochsymmetrische Struktur (Punktgruppe Td) findet sich auch in anderen chemischen Stoffen wie Urotropin und Phosphortrioxid; solche Stoffe werden gelegentlich als adamantan-artig bezeichnet. Diese Analogie beschränkt sich allerdings nur auf die Struktur.

Die farblosen, campherartig riechenden Kristalle sublimieren trotz ihres hohen Schmelzpunktes bereits bei Raumtemperatur, was durch die kugelige Form des Moleküls bedingt ist.

Vorkommen[Bearbeiten]

Adamantan kommt in der Natur nur in Spuren in einigen Bergkristallen vor. Es findet sich außerdem in kleinen Mengen im Erdöl, aus dem es zuerst isoliert wurde.[4][5]

Synthese[Bearbeiten]

Der tricyclische Kohlenwasserstoff ist durch Umlagerung von Tetrahydrodicyclopentadien, das durch Hydrierung des Diels-Alder-Dimers von Cyclopentadien hergestellt wird, mittels Aluminiumchlorid leicht zugänglich.[6] Die Herstellung läuft bei 160 °C und ca. 3 MPa ab.

Synthese von Adamantan

Mit einer verbesserten Synthese mit Supersäure als Katalysator über den Umweg einer Synthese von 1,3-Dialkyl-Adamantan lässt sich nach einem Verfahren der Sun Oil das Adamantan in Polymere einbauen.

Jährlich werden über 10.000 Tonnen Adamantan hergestellt.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Adamantan ist bei Raumtemperatur eine feste Substanz, die in zwei polymorphen Kristallformen auftritt.[7] Bei Raumtemperatur liegt die Kristallform I vor, die bei 270 °C in die flüssige Phase übergeht.[8] Bei −64,5,6 °C wird ein Phasenübergang von der Kristallform II zur Form I beobachtet. Hier erfolgt der Übergang von der kristallinen zu einer plastisch kristallinen Form.[9][10] Das bedeutet, die Verbindung liegt oberhalb dieser Temperatur bis zum Schmelzpunkt und somit auch bei Raumtemperatur in einem mesomorphen Zustand vor. Das Verhalten ist analog zu ähnlichen "kugelförmigen" Molekülen wie Cuban oder Tetramethylbutan, die ähnliche Mesophasen bilden.

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Adamantan ist sehr stabil und allgemein wenig reaktionsfreudig. Eliminierungen sind unmöglich, die Bredtsche Regel gilt für alle Kohlenstoff-Atome. Substitutionsreaktionen finden vorwiegend am Brückenkopf-C1 statt. In Wasser ist Adamantan nahezu unlöslich.

Verwendung[Bearbeiten]

Adamantan wird in Polymerverbindungen genutzt, um die Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Chemikalien und Hitze zu verbessern. Es findet Verwendung als Matrix für Radikale und als Referenzsubstanz in der Festkörper-NMR-Spektroskopie. Durch die hohe Symmetrie der Moleküle ist eine molekulare Rotation im Festkörper vorhanden, die besonders einfach messbar ist.

Es findet auch zur Herstellung weiterer Adamantanderivate Verwendung:

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Adamantane – Sammlung von Bildern, Videos und AudiodateienVorlage:Commonscat/Wartung/P 2 fehlt, P 1 ungleich Lemma

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Eintrag zu Adamantan. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 30. April 2014.
  2. a b c d e Datenblatt Adamantan bei AlfaAesar, abgerufen am 20. Februar 2010 (JavaScript erforderlich)..
  3. Datenblatt Adamantan bei Acros, abgerufen am 20. Februar 2010..
  4.  S. Landa, V. Macháček: Sur l'adamantane, nouvel hydrocarbure extrait du naphe. In: Coll. Czech. Chem. Comm. 5, 1933, S. 1–5.
  5.  H. Stetter: Die Chemie der organischen Ringsysteme mit Urotropin-Struktur. In: Angewandte Chemie. 66, Nr. 8, 1954, S. 217–229, doi:10.1002/ange.19540660802.
  6. Paul von R. Schleyer, M. M. Donaldson, R. D. Nicholas, C. Cupas: Adamantane. In: Organic Syntheses. 42, 1962, S. 8, doi:10.15227/orgsyn.042.0008; Coll. Vol. 5, 1973, S. 16–19 (PDF).
  7. Andrews, J.T.S.; Carpenter, R.E.; Martinko, T.M.; Fort, R.C.; Flood, T.A.; Adlington, M.G.: Transition and fusion thermodynamics of heteroadamantanes in Mol. Cryst. Liq. Cryst. 41 (1978) 257–261.
  8. Espeau, P.; Ceolin, R.: Thermodynamic studies of solids with non-negligible vapour pressure: T-v and p-T diagrams of the dimorphism of adamantan in Thermochim. Acta 73 (2001) 147–154.
  9. Kabo, G.J.; Blokhin, A.V.; Charapennikau, M.B.; Kabo, A.G.; Sevruk, V.M.: Thermodynamic properties of adamantan and the energy states of molecules in plastic crystals for some cage hydrocarbons in Thermochim. Acta 345 (2000) 125–133.
  10. Herbstein, F.H.: Some applications of thermodynamics in crystal chemistry in J. Mol. Structure 374 (1996) 111–128.