Corannulène

Le corannulène est un composé chimique de formule C₂₀H₁₀ appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et structuré autour d'un noyau cyclopentane fusionné avec une couronne de cinq unités benzène fusionnées entre elles. La présence du cycle pentagonal induit une courbure qui donne à la molécule une forme concave « en bol » pouvant être vue comme un fragment de buckminsterfullerène, d'où son appellation alternative anglosaxonne « buckybowl ». C'est un polyarène géodésique d'un grand intérêt théorique et expérimental du point de vue des fullerènes[2].

Identification
Corannulène

Structure du corannulène.
Nom UICPA	Dibenzo[ghi,mno]fluoranthène
Synonymes	[5]circulène
N^o CAS	5821-51-2
SMILES	C1(C=CC3=C2 C4=C(C=CC(C=C6) =C45)C=C3) =C2C5=C6C=C1 PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C20H10/c1-2-12-5-6-14-9-10-15-8-7-13-4-3-11(1)16-17(12)19(14)20(15)18(13)16/h1-10H InChIKey : VXRUJZQPKRBJKH-UHFFFAOYAF
Propriétés chimiques
Formule	C₂₀H₁₀ [Isomères]C₂₀H₁₀
Masse molaire[1]	250,293 4 ± 0,016 7 g/mol C 95,97 %, H 4,03 %,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le corannulène peut subir une inversion de courbure, moyennant une barrière d'inversion de 42,7 kJ·mol^-1.

L'aromaticité de cette molécule peut être expliquée par un modèle dit « annulène dans anannulène », d'après lequel un anion aromatique cyclopentadiényle avec six électrons est entouré par un cation annulényle à quatorze électrons. Le corannulène réagit avec les métaux alcalins dans un ensemble de réductions à un électron. Le dianion corannulène est anti-aromatique[3] tandis que le tétra-anion est à nouveau aromatique. En présence d'un agent réducteur et de lithium, deux tétra-anions peuvent former un dimère supramoléculaire constitué de l'empilement de deux « bols » de corannulène avec quatre ions lithium Li⁺ entre eux et deux paires d'ions Li⁺ de part et d'autre de cet empilement.

Il existe plusieurs façons de produire du corannulène, dont un procédé en solution assez efficace[4] fondé sur le déplacement nucléophile et une réaction d'élimination d'un octabromure avec de l'hydroxyde de potassium KOH ; les substituants bromure sont éliminés par un excès de n-butyllithium.

Notes et références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
Lawrence T. Scott, Hindy E. Bronstein, Dorin V. Preda, Ronald B. M. Ansems, Matthew S. Bratcher Stefan Hagen, « Geodesic polyarenes with exposed concave surfaces » dans Pure & Appl. Chem., Vol. 71, n^o 2, 1999, p. 209–219(11), Lien vers l'article (PDF) (pages consultées le 05/07/2009)
L'UICPA définit ainsi une molécule anti-aromatique :
- elle est cyclique,
- elle a un système d'électrons π conjugués,
- elle a 4n électrons π, avec n un entier naturel,
- elle est plane,
de sorte que le corannulène répond en fait imparfaitement à cette définition, ayant une géométrie géodésique.
Andrzej Sygula, Peter W. Rabideau, « A Practical, Large Scale Synthesis of the Corannulene System », J. Am. Chem. Soc., vol. 26, n^o 122,‎ 2000, p. 6323–6324(2) (DOI 10.1021/ja0011461, lire en ligne, consulté le 5 juillet 2009)

Articles connexes

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

[2] Lawrence T. Scott, Hindy E. Bronstein, Dorin V. Preda, Ronald B. M. Ansems, Matthew S. Bratcher Stefan Hagen, « Geodesic polyarenes with exposed concave surfaces » dans Pure & Appl. Chem., Vol. 71, n^o 2, 1999, p. 209–219(11), Lien vers l'article (PDF) (pages consultées le 05/07/2009)

[3] L'UICPA définit ainsi une molécule anti-aromatique :
elle est cyclique,

elle a un système d'électrons π conjugués,

elle a 4n électrons π, avec n un entier naturel,

elle est plane,
de sorte que le corannulène répond en fait imparfaitement à cette définition, ayant une géométrie géodésique.

[4] st cyclique,

[5] un système d'électrons π conjugués,

[6] 4n électrons π, avec n un entier naturel,

[7] st plane,

[4] Andrzej Sygula, Peter W. Rabideau, « A Practical, Large Scale Synthesis of the Corannulene System », J. Am. Chem. Soc., vol. 26, n^o 122,‎ 2000, p. 6323–6324(2) (DOI 10.1021/ja0011461, lire en ligne, consulté le 5 juillet 2009)