Диоксид триуглерода — Википедия

Диоксид триуглерода
Диоксид триуглерода
Общие
Хим. формула	C₃O₂
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	68,0309 г/моль
Плотность	0,906 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	−107 ℃
Т. кип.	6,8 ℃
Т. разл.	300 ℃
Энтальпия образования	199,1 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует
Классификация
Номер CAS	504-64-3
PubChem	136332
ChemSpider	120106
ChEBI	30086
SMILES
	C(=C=O)=C=O
InChI
	InChI=1S/C3O2/c4-2-1-3-5
	Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Диокси́д триуглеро́да (1,3-диоксопропадиен, субоксид углерода, недоокись углерода, трикарбодиоксид) С₃О₂ — органическое соединение, бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях) с резким, удушливым запахом, легко полимеризующийся в обычных условиях с образованием продукта, нерастворимого в воде, жёлтого, красного или фиолетового цвета.

Молекула

Молекула С₃О₂ имеет линейное строение О=С=С=С=О с длиной связи С=С 130 пм и С=О 120 пм.

Химические свойства

Диоксид триуглерода является внутренним ангидридом малоновой кислоты — при взаимодействии с водой в течение 1 часа количественно даёт малоновую кислоту:

{\mathsf {O{\text{=}}C{\text{=}}C{\text{=}}C{\text{=}}O+2H_{2}O\rightarrow HOOC{\text{-}}CH_{2}{\text{-}}COOH}}

По остальным свойствам он также сходен с кетенами из-за алленообразного строения молекулы — легко реагирует с нуклеофилами с образованием производных малоновой кислоты. Реакция проходит через образование енолов (нуклеофильное присоединение по карбонильной группе):

{\mathsf {O{\text{=}}C{\text{=}}C{\text{=}}C{\text{=}}O+HX\rightarrow HO(X)C{\text{=}}C{\text{=}}C(X)OH\rightarrow X(O)C{\text{-}}CH_{2}{\text{-}}C(O)X,\ \ X=Hal,OH,OR,OCOR,NH_{2},NHR,NR_{2},CN,SH,SR}}

Полимеризуется при сжижении или хранении при давлении выше 100 мм рт.ст. в красный полимер. Полимеризация ускоряется в присутствии пентаоксида фосфора.

Получение

Получают С₃О₂ пиролизом ангидрида диацетилвинной кислоты, дегидратацией малоновой кислоты или её эфиров, например, фосфорным ангидридом, и другими методами^[1]:

{\mathsf {CH_{2}(COOH)_{2}+P_{2}O_{5}\rightarrow H_{4}P_{2}O_{7}+C_{3}O_{2}\uparrow }}

Биохимическое значение

Диоксид триуглерода может образовываться в малых количествах как побочный продукт во всех биохимических процессах, в которых обычно образуется окись углерода (CO), в частности при окислении гема ферментом гемоксигеназой. Кроме того, диоксид триуглерода в организме может также образовываться из малоновой кислоты, внутренним ангидридом которой он является. Показано, что в организме диоксид триуглерода способен полимеризоваться в макроциклические структуры вида (C₃O₂)_n (в основном (C₃O₂)₆ и (C₃O₂)₈), причём эти макроциклические соединения обладают дигоксин-подобной активностью, способностью угнетать активность Na⁺/K⁺-АТФ-азы и кальций-зависимой АТФ-азы и натрийуретической активностью и, очевидно, являются эндогенными аналогами дигоксина и уабаина в клетках животных и эндогенными регуляторами функции Na⁺/K⁺-АТФ-азы и натрийуреза, а также эндогенными антигипертензивными веществами^[2]^[3]^[4]. Кроме того, этим макроциклическим соединениям диоксида триуглерода приписывают также способность защищать клетки от свободнорадикального повреждения и оксидативного стресса (что логично, учитывая «недоокисленность» углерода в них) и роль эндогенной противоопухолевой защиты, в частности, в подвергающихся высокой степени воздействия оксидативного стресса светочувствительных клетках сетчатки глаза^[5].

Примечания

↑ Дашкевич Л. Б., Бейлин В. Г. Недокись углерода в органическом синтезе // Успехи химии. — 1967. — Т. 36, вып. 6. — С. 947—964.
↑ Franz Kerek. The structure of the digitalislike and natriuretic factors identified as macrocyclic derivatives of the inorganic carbon suboxide // Hypertension Research. — Sep 2000. — Т. 23, вып. 23 Suppl S33, № Suppl S33. — С. S33-38. — doi:10.1291/hypres.23.Supplement_S33. — PMID 11016817. Архивировано 2 апреля 2015 года.
↑ Robert Stimac, Franz Kerek, Hans-Jurgen Apell. Macrocyclic carbon suboxide oligomers as potent inhibitors of the Na,K-ATPase // Annals of the New York Academy of Sciences. — Apr 2003. — Т. 986. — С. 327-329. — doi:10.1111/j.1749-6632.2003.tb07204.x. — PMID 12763840. Архивировано 19 сентября 2016 года.
↑ Franz Kerek, Robert Stimac, Hans-Jürgen Apell, Frank Freudenmann, Luis Moroder. Characterization of the macrocyclic carbon suboxide factors as potent Na,K-ATPase and SR Ca-ATPase inhibitors // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. — 23 December 2002. — Т. 1567, № 1—2. — С. 213—220. — doi:10.1016/S0005-2736(02)00609-0. — PMID 12488055. Архивировано 24 сентября 2015 года.
↑ Tubaro E. Carbon suboxide, the probable precursor of an antitumor cellular sustance: retina (итал.) // Boll Chim Farm. — Jun 1966. — Т. 105, вып. 105(6), № 6. — С. 415-416. — PMID 6005012. Архивировано 23 сентября 2016 года.

Литература

«Dictionary of organic compounds». — Vol.1, Abadole-Cytosine. — New York, 1953. — С. 428
«Руководство по неорганическому синтезу». — Т.3, под ред. Брауэра Г. — М.: Мир, 1985. — С. 682—684
«Справочник химика». — 2 изд., Т.1. — Л.-М.: Химия, 1966. — С. 605 (давление паров)
«Справочник химика». — Т.2. — Л.-М.: Химия, 1964. — С. 228—229
Binneweis M., Milke E. «Thermochemical Data of Elements and Compounds». — 2ed, 2002. — С. 267
Некрасов Б. В. «Основы общей химии». — Т.1. — М.: Химия, 1973. — С. 513
Реми Г. «Курс неорганической химии». — Т.1. — М., 1963. — С. 481
Успехи химии. — 1967. — Т.36, № 6. — С. 947—964

[usp_chim-1] Дашкевич Л. Б., Бейлин В. Г. Недокись углерода в органическом синтезе // Успехи химии. — 1967. — Т. 36, вып. 6. — С. 947—964.

[2] Franz Kerek. The structure of the digitalislike and natriuretic factors identified as macrocyclic derivatives of the inorganic carbon suboxide // Hypertension Research. — Sep 2000. — Т. 23, вып. 23 Suppl S33, № Suppl S33. — С. S33-38. — doi:10.1291/hypres.23.Supplement_S33. — PMID 11016817. Архивировано 2 апреля 2015 года.

[3] Robert Stimac, Franz Kerek, Hans-Jurgen Apell. Macrocyclic carbon suboxide oligomers as potent inhibitors of the Na,K-ATPase // Annals of the New York Academy of Sciences. — Apr 2003. — Т. 986. — С. 327-329. — doi:10.1111/j.1749-6632.2003.tb07204.x. — PMID 12763840. Архивировано 19 сентября 2016 года.

[4] Franz Kerek, Robert Stimac, Hans-Jürgen Apell, Frank Freudenmann, Luis Moroder. Characterization of the macrocyclic carbon suboxide factors as potent Na,K-ATPase and SR Ca-ATPase inhibitors // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. — 23 December 2002. — Т. 1567, № 1—2. — С. 213—220. — doi:10.1016/S0005-2736(02)00609-0. — PMID 12488055. Архивировано 24 сентября 2015 года.

[5] Tubaro E. Carbon suboxide, the probable precursor of an antitumor cellular sustance: retina (итал.) // Boll Chim Farm. — Jun 1966. — Т. 105, вып. 105(6), № 6. — С. 415-416. — PMID 6005012. Архивировано 23 сентября 2016 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Оксиды углерода
Обычные оксиды	CO₂ CO
Экзотические оксиды	C₂O₂ C₂O₃ C₂O₄ C₃O₂ C₄O₂ C₄O₆ C₅O₂ C₂O CO₃ CO₄ C₁₂O₉ C₁₂O₁₂
Полимеры	Оксид графита C₃O₂ CO CO₂
Производные оксидов углерода	Карбонилы металлов Угольная кислота Гидрокарбонаты Карбонаты Дикарбонаты Трикарбонаты

п о р Оксиды
H₂O
Li₂O LiCoO₂ Li₃PaO₄ Li₅PuO₆ Ba₂LiNpO₆ LiAlO₂ Li₃NpO₄ Li₂NpO₄ Li₅NpO₆ LiNbO₃	BeO											B₂O₃	С₃О₂ C₁₂O₉ CO C₁₂O₁₂ C₄O₆ CO₂	N₂O NO N₂O₃ N₄O₆ NO₂ N₂O₄ N₂O₅	O	F
Na₂O NaPaO₃ NaAlO₂ Na₂PtO₃	MgO											AlO Al₂O₃ NaAlO₂ LiAlO₂ AlO(OH)	SiO SiO₂	P₄O P₄O₂ P₂O₃ P₄O₈ P₂O₅	S₂O SO SO₂ SO₃	Cl₂O ClO₂ Cl₂O₆ Cl₂O₇
K₂O K₂PtO₃ KPaO₃	CaO Ca₃OSiO₄ CaTiO₃	Sc₂O₃	TiO Ti₂O₃ TiO₂ TiOSO₄ CaTiO₃ BaTiO₃	VO V₂O₃ V₃O₅ VO₂ V₂O₅	FeCr₂O₄ CrO Cr₂O₃ CrO₂ CrO₃ MgCr₂O₄	MnO Mn₃O₄ Mn₂O₃ MnO(OH) Mn₅O₈ MnO₂ MnO₃ Mn₂O₇	FeCr₂O₄ FeO Fe₃O₄ Fe₂O₃	CoFe₂O₄ CoO Co₃O₄ CoO(OH) Co₂O₃ CoO₂	NiO NiFe₂O₄ Ni₃O₄ NiO(OH) Ni₂O₃	Cu₂O CuO CuFe₂O₄ Cu₂O₃ CuO₂	ZnO	Ga₂O Ga₂O₃	GeO GeO₂	As₂O₃ As₂O₄ As₂O₅	SeOCl₂ SeOBr₂ SeO₂ Se₂O₅ SeO₃	Br₂O Br₂O₃ BrO₂
Rb₂O RbPaO₃ Rb₄O₆	SrO	Y₂O₃ YOF YOCl	ZrO(OH)₂ ZrO₂ ZrOS Zr₂О₃Сl₂	NbO Nb₂O₃ NbO₂ Nb₂O₅ Nb₂O₃(SO₄)₂ LiNbO₃	Mo₂O₃ Mo₄O₁₁ MoO₂ Mo₂O₅ MoO₃	TcO₂ Tc₂O₇	Ru₂O₃ RuO₂ Ru₂O₅ RuO₄	RhO Rh₂O₃ RhO₂	PdO Pd₂O₃ PdO₂	Ag₂O Ag₂O₂	Cd₂O CdO	In₂O InO In₂O₃	SnO SnO₂	Sb₂O₃ Sb₂O₄ Hg₂Sb₂O₇ Sb₂O₅	TeO₂ TeO₃	I₂O₄ I₄O₉ I₂O₅
Cs₂O Cs₂ReCl₅O	BaO BaPaO₃ BaTiO₃ BaPtO₃		HfO(OH)₂ HfO₂	Ta₂O TaO TaO₂ Ta₂O₅	WO₂Br₂ WO₂ WO₂Cl₂ WOBr₄ WOF₄ WOCl₄ WO₃	Re₂O ReO Re₂O₃ ReO₂ Re₂O₅ ReO₃ Re₂O₇	OsO Os₂O₃ OsO₂ OsO₄	Ir₂O₃ IrO₂	PtO Pt₃O₄ Pt₂O₃ PtO₂ K₂PtO₃ Na₂PtO₃ PtO₃	Au₂O AuO Au₂O₃	Hg₂O HgO (Hg₃O₂)SO₄ Hg₂O(CN)₂ Hg₂Sb₂O₇ Hg₃O₂Cl₂ Hg₅O₄Cl₂	Tl₂O Tl₂O₃	Pb₂O PbO Pb₃O₄ Pb₂O₃ PbO₂	BiO Bi₂O₃ Bi₂O₄ Bi₂O₅	PoO PoO₂ PoO₃	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La₂O₂S La₂O₃	Ce₂O₃ CeO₂	PrO Pr₂O₂S Pr₂O₃ Pr₆O₁₁ PrO₂	NdO Nd₂O₂S Nd₂O₃ NdHO	Pm₂O₃	SmO Sm₂O₃	EuO Eu₃O₄ Eu₂O₃ EuO(OH) Eu₂O₂S	Gd₂O₃	Tb	Dy₂O₃	Ho₂O₃ Ho₂O₂S	Er₂O₃	Tm₂O₃	YbO Yb₂O₃	Lu₂O₂S Lu₂O₃ LuO(OH)
		Ac₂O₃	UO₂ UO₃ U₃O₈	PaO PaO₂ Pa₂O₅ PaOS	ThO₂	NpO NpO₂ Np₂O₅ Np₃O₈ NpO₃	PuO Pu₂O₃ PuO₂ PuO₃ PuO₂F₂	AmO₂	Cm₂O₃ CmO₂	Bk₂O₃	Cf₂O₃	Es	Fm	Md	No	Lr