このページは、2019年3月に保存されたアーカイブです。最新の内容ではない場合がありますのでご注意ください



おもしろ化合物 第32話:「ダイヤモンド・オブ・ダイヤモンド」




 アダマンタンといえば、別項「 ダイヤモンドの仲間たち 」に出てくるダイヤモンドの構造ユニットになる炭化水素です。このユニットをつなげていくと、メタンに対するエタン、プロパン、ブタンのようにジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンというかご型のつながった一連の同族体分子をつくることができる、という話もそこに出てきます。
 このたび、石油中からこのアダマンタンユニットが環状に6個つながった形に相当するシクロヘキサマンタンが単離、構造決定されました。一見してもどこがシクロでどこがヘキサなんだ?というようなものですが、分子内の6個のメチレン炭素に丸をつけてみると、ちゃんといす形シクロヘキサンの形に並んでいるのがわかるでしょうか。

 う〜む、納得できんという人(私もそうでした(笑))は、アダマンタンから順番にユニットを一つずつ増やしていってみるとよくわかります。赤い部分が次々に増えていくアダマンタンユニットです。なるほど、うまいぐあいにできているものです。ぜひchimeプラグインをインストールして6個の同族体をぐりぐり動かしてみてください(構造式をクリックすると立体構造が表示できます、やり方は 第17話 を見てください)。

 余談ながら、アダマンタン同族体は一般式C4n+6H4n+12であらわされます。nが含まれるアダマンタンユニットの数に相当します。アダマンタン(n=1, C10H16)、ジアマンタン(n=2, C14H20)、トリアマンタン(n=3, C18H24)までは各1種、テトラマンタン(n=4, C22H28)は1対の鏡像異性体を含む4種の異性体が存在します。ここから先はややこしく、ペンタマンタンは10種類あり、そのうち9個は上記一般式を満たすC26H32ですが、残りの1個はC25H30です。増やしていくアダマンタンユニットがすでにある炭素を共有する位置にくるとトータルの炭素数が少なくてすむので、こういうことがありうるわけです。オクタマンタンになると5種の異なる分子式からなる100を越える構造があります。アルカンの場合は同じ炭素数なら必ず同じ分子式になりますから、どんなに構造が違ってもすべて異性体になりますが、アダマンタン同族体はユニット数が同じでもつながり方違うと分子式が異なってくるので“異性体”にはならないことになります。もちろん“シクロ”になると不飽和度(?)が1あがりますから分子式はまた変わり、シクロヘキサマンタンはC26H30です。

 前置きが長くなりましたが、原油中には微量ながらこのようなアダマンタン同族体が含まれており、これまでにテトラマンタン4種、ペンタマンタン9種、ヘキサマンタン1種、ヘプタマンタン2種、オクタマンタン2種、ノナマンタン、デカマンタン、ウンデカマンタン各1種が単離、結晶化されています。
 シクロヘキサマンタンは湾岸原油留分の逆相HPLC画分をアセトン中から結晶化させて得られました。結晶は写真では正八面体様に見えます。透明ですばらしく輝かしいそうです。著者らは10-21カラットのナノメーターサイズダイヤモンドとよんでいます(笑)。融点は314℃以上、マススペクトル(EI)ではほとんど分子イオンm/z342しかみられません。13C NMRではδ38.6に6個分のメチレン、δ37.8、47.3にそれぞれ12個、6個のメチン炭素のシグナルがみられますが、2個分の四級炭素は分子内部にあって緩和時間が長いせいかシグナルがあらわれませんでした。これに関連して、ラマンスペクトルで1330-1380 cm-1にみられるピークがダイヤモンドで1332 cm-1にみられる内部全置換sp3炭素の振動かもしれないと述べられています。

 さて、アダマンタンユニットでシクロヘキサンがつくれるのなら、アダマンタンでつくったアダマンタンだってつくれる道理です。アダマンタマンタン(C35H36)、これぞダイヤモンド骨格でつくった最小のダイヤモンドというべきでしょう。非常に対称性のよい構造で、分子モデルを動かしてみると次々に移り変わる形はとても美しく、さながら万華鏡をのぞいているようです。残念ながらこのダイヤモンド・オブ・ダイヤモンド分子、まだ単離も合成もされていません。幻の最小ダイヤモンドというわけですね。



 ref. J.E.P.Dahl et al.,Angew. Chem. Int. Ed.,2003,42, 2040-2044.


前の話へ  ← →  次の話へ      
おもしろ化合物の目次へ もどる      

このページは、2019年3月に保存されたアーカイブです。最新の内容ではない場合がありますのでご注意ください