En química, los diamantoides son generalizaciones de la molécula de jaula de carbono conocida como adamantano (C 10 H 16 ), la estructura de jaula unitaria más pequeña de la red cristalina del diamante . Los diamantoides, también conocidos como nanodiamantes o adamantanos condensados, pueden incluir una o más jaulas (adamantano, diamantano , triamantano y polimantanos superiores), así como numerosas variantes isoméricas y estructurales de adamantanos y polimantanos. Estos diamantoides se producen de forma natural en depósitos de petróleo y se han extraído y purificado en grandes cristales puros de moléculas de polimantano que tienen más de una docena de jaulas de adamantano por molécula. [1] Estas especies son de interés como aproximaciones moleculares de la estructura cúbica del diamante , terminada con enlaces C−H.
Diamantano (C 14 H 20 ) también diadamantano , dos jaulas fusionadas en las caras
Triamantane (C 18 H 24 ), también triadamantano . El diamantano tiene cuatro caras idénticas disponibles para anclar una nueva unidad C 4 H 4 .
Isotetramantano (C 22 H 28 ). El triamantano tiene ocho caras a las que se puede añadir una nueva unidad C 4 H 4 , lo que da lugar a cuatro isómeros . Uno de estos isómeros presenta una torsión helicoidal y, por tanto, es proquiral . Se han separado los enantiómeros P y M.
El pentamantano tiene nueve isómeros con fórmula química C 26 H 32 y existe un pentamantano más con fórmula química C 25 H 30
Ciclohexamantano (C 26 H 30 ) [2]
Superadamantano (C 30 H 36 )
Un isómero de tetramantano es el diamantoide más grande jamás preparado por síntesis orgánica usando una reacción de ceto- carbenoide para unir anillos de ciclopentano. [3] Se han formado diamantoides más largos a partir del ácido dicarboxílico de diamantano. [4] El primer aislamiento de una amplia gama de diamantoides del petróleo se llevó a cabo en los siguientes pasos: [1] una destilación al vacío por encima de 345 °C, el punto de ebullición atmosférico equivalente , luego pirólisis a 400 a 450 °C para eliminar todos los compuestos no diamantoides (los diamantoides son termodinámicamente muy estables y sobrevivirán a esta pirólisis) y luego una serie de técnicas de separación por cromatografía líquida de alto rendimiento .
En un estudio, un compuesto de tetramantano está equipado con grupos tiol en las posiciones de la cabeza de puente. [5] Esto permite su anclaje a una superficie de oro y la formación de monocapas autoensambladas (diamante sobre oro).
La química orgánica de los diamantoides se extiende incluso al pentamantano . [6] Se calcula que la posición medial (base) en esta molécula (el isómero [1(2,3)4]pentamantano) produce un carbocatión más favorable que la posición apical (arriba) y la bromación simple del pentamantano 1 con bromo exclusivamente da el derivado bromo medial 2 que, por hidrólisis en agua y DMF, forma el alcohol 3 .
Los diamantoides se encuentran en fluidos petrolíferos maduros de alta temperatura (aceites volátiles, condensados y gases húmedos). Estos fluidos pueden tener hasta una cucharada de diamantoides por galón estadounidense (3,78 litros). Una revisión realizada por Mello y Moldowan en 2005 mostró que, si bien el carbono en los diamantes no es de origen biológico, los diamantoides que se encuentran en el petróleo están compuestos de carbono de fuentes biológicas. Esto se determinó comparando las proporciones de los isótopos de carbono presentes. [7]
Propiedades ópticas y electrónicas
La absorción óptica de todos los diamantoides se encuentra en la profundidad de la región espectral ultravioleta , con brechas de banda ópticas de alrededor de 6 electronvoltios y más. [8] Se ha descubierto que el espectro de cada diamantoides refleja su tamaño, forma y simetría individuales . Debido a su tamaño y estructura bien definidos, los diamantoides también sirven como un sistema modelo para los cálculos de la estructura electrónica. [9]
Muchas de las propiedades optoelectrónicas de los diamantoides están determinadas por la diferencia en la naturaleza de los orbitales moleculares más altos ocupados y más bajos desocupados : el primero es un estado en masa, mientras que el segundo es un estado superficial . Como resultado, la energía del orbital molecular más bajo desocupado es aproximadamente independiente del tamaño del diamantoides. [10] [11]
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