環丁二烯
環丁二烯是最簡單的[n]-輪烯（[4]-輪烯），化學式為C4H4。它是一種極不穩定的碳氫化合物，僅能單獨存在5秒鐘。儘管環丁二烯含有交替的單雙鍵，但是它不符合休克爾規則，因為它只有4個π電子，不符合4n+2的通式。由於金屬原子可提供2個電子，所以有些環丁二烯-金屬化合物實際上是穩定的。
| 環丁二烯 | |||
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| IUPAC名 1,3-Cyclobutadiene | |||
| 別名 | 1,3-環丁二烯，[4]輪烯 | ||
| 識別 | |||
| CAS號 | 1120-53-2 
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| PubChem | 136879 | ||
| ChemSpider | 120626 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | HWEQKSVYKBUIIK-UHFFFAOYAI | ||
| ChEBI | 33657 | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | C4H4 | ||
| 莫耳質量 | 52.07 g·mol⁻¹ | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
由於環丁二烯的π電子總能量要高於相應脂肪烴——1,3-丁二烯，因此它被稱為是反芳香性的。然而最近的紅外光譜數據表明，環丁二烯並非正方形結構，而為長方形，而且1,2-二氘代-1,3-環丁二烯存在兩個立體異構體。這說明其π電子具有部分定域性質，因而環丁二烯也不完全是反芳香性的。至於它不是正方形結構的原因，可以將它看作姜-泰勒效應在有機化學中的一個特殊應用。
環丁二烯在35K通過自身Diels-Alder反應二聚。
合成
在多次失敗的嘗試之後，德克薩斯州大學的Rowland Pettit終於在1965年首先製得環丁二烯，但他沒能將它分離出來。他先用Fe4(CO)9和cis-二氯環丁二烯通過二次脫鹵化氫反應來製備三羰基環丁二烯合鐵（C4H4Fe(CO)3），再用硝酸鈰銨氧化該絡合物：[1][2]
獨立存在的環丁二烯會與缺電子的炔烴反應，產物是杜瓦苯衍生物：[3]
該杜瓦苯衍生物加熱至90°C分解為鄰苯二甲酸二甲酯。
用二炔的[2+2]環加成反應也可以製取環丁二烯的衍生物：以2,3,4,5-四苯基環戊-2,4-二酮作為捕獲試劑，脫羰基後產物之一是環辛四烯的衍生物。[4]
![二炔[2+2]環加成反應](/wiki/File:CyclobutadienSynthDessyWhite.png)
參考資料
- ^ Cyclobutadiene- and Benzocyclobutadiene-Iron Tricarbonyl Complexes G. F. Emerson, L. Watts, R. Pettit; J. Am. Chem. Soc.; 1965; 87(1); 131-133. First Page （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ Iron, tricarbonyl (η4-1,3-cyclobutadiene)- R. Pettit and J. Henery Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.310 (1988); Vol. 50, p.21 (1970) Link （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ Cyclobutadiene L. Watts, J. D. Fitzpatrick, R. Pettit J. Am. Chem. Soc.; 1965; 87(14); 3253-3254. Abstract （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ Revisit of the Dessy-White Intramolecular Acetylene-Acetylene [2 + 2] Cycloadditions Chung-Chieh Lee, Man-kit Leung, Gene-Hsiang Lee, Yi-Hung Liu, and Shie-Ming Peng J. Org. Chem.; 2006; 71(22) pp 8417 - 8423; (Article) doi:10.1021/jo061334v