查看原文
其他

每周分子 | Molecule of the Week

ACS 美国化学会 ACS美国化学会 2022-07-01

点击上方, 订阅话题 ,不错过每周分子!

每周分子:1,2-二氧环丁烷二酮

Molecule of the Week: 

1,2-Dioxetanedione

1,2-二氧环丁烷二酮是一种高应变的四元环分子,可被认为是草酸的过氧酸酐或二氧化碳的二聚体。它因具有高应变性而非常不稳定,在-93°c的温度下即分解。


1,2-二氧环丁烷二酮除了具有独特的结构,还有另一个出名的原因:它参与了一个引起化学发光的反应序列,这是一个通过化学反应产生光的过程。草酰氯或草酸酯与过氧化氢在活性染料存的条件下引起化学发光的反应,已经被研究了近60年,但直到最近1,2-二氧环丁烷二酮才被证明是其中关键的高能中间体(HEI)。


在2021年,Wilhelm J. Baader及其在巴西São Paulo大学和ABC联邦大学(巴西Santo André)的同事们有力地证明了其中的HEI确实是1,2-二氧环丁烷二酮。利用各种芳基过氧草酸酯生成HEI,并进行精确的动力学和热力学测定后,研究人员得出结论:1,2-二氧环丁烷二酮的平面结构和电子受体性质使其成为唯一能够参与该反应序列的HEI。他们的实验排除了其他不具备足够驱动发光反应步骤能量的已知中间体,如过草酸和1,2-二氧乙酮。


1,2-二氧环丁烷二酮以及化学发光的实际应用是什么呢?名气最大的当然要属发光棒这种当时的新奇产品了。早在20世纪60年代,当时的美国氰胺公司(现已不存在,当时位于美国新泽西州韦恩)的一位研发经理注意到贝尔实验室(位于美国新泽西州默里山,现为诺基亚贝尔实验室)的Edwin a . Chandross在其发表的一篇文章中首次描述了这种现象。美国氰胺公司的化学家将Chandross的反应序列完善并开发成了发光棒商品,是其衍生公司Cyalume Technologies(位于美国马萨诸塞州西斯普林菲尔德)开发相关产品的基础。


大概在同一时间,美国国防部和军方开发了用在训练设备和救生浮力背心上等用途的发光棒。此后,Cyalume公司推出了化学发光寿命从30秒到24小时、工作温度从-50°C到+50°C不等的发光棒创新产品。


1,2-二氧环丁烷二酮信息速览

CAS 登记号

26974-08-3

SciFinder命名

1,2-Dioxetane-3,4-dione

分子式

C2O4

摩尔质量

88.02 g/mol

外观

N/A

熔点/沸点

–93  °C (dec.)

水溶性

N/A


关于每周分子


自2001年以来,“每周分子”已成为广受欢迎的栏目。多数分子由读者推荐。每个结构都经由科学家审查,并以3-D和平面图像的形式显示,同时附有该分子简介。可以通过美国化学文摘社 (CAS) 提供的SciFinder中的CAS REGISTRY获取“每周分子”的更多信息。CAS REGISTRY中的每条物质信息都展示了物质的CAS登记号、索引名、通用名、商品名、书目信息等其他更多信息。发送邮件至motw@acs.org推荐您感兴趣的分子吧



1,2-Dioxetanedione is a highly strained four-memberedring molecule that can be thought of as a peroxy anhydride of oxalic acid or asa dimer of carbon dioxide. Because of its high strain, it is quite unstable,decomposing at temperatures above –93 °C.


Other than its unique structure, 1,2-dioxetanedionehas another claim to fame: its participation in a reaction sequence that leadsto chemiluminescence, a process that produces light via a chemical reaction.Chemiluminescence that results from the reaction between oxalyl chloride or anoxalate ester and hydrogen peroxide in the presence of an activator dye hasbeen studied for almost 60 years, but only recently was it demonstrated that1,2-dioxetanedione is the key high-energy intermediate (HEI).


In 2021, Wilhelm J. Baader at the University of SãoPaulo (Brazil) and colleagues there and at the Federal University of ABC (SantoAndré, Brazil) conclusively showed that the HEI is indeed 1,2-dioxetanedione. Using various arylperoxyoxalate esters to generate the HEI and precisekinetic and thermodynamic measurements, the researchers concluded that1,2-dioxetanedione’s planar structure and electron-acceptor properties made itthe only participant in the reaction sequence capable of being the HEI. Theirexperiments eliminated other known intermediates, such as peroxalic acids and1,2-dioxetanones, from having enough energy to drive the luminescence step.


What are the practical applications of1,2-dioxetanedione and chemiluminescence? Certainly, the best known are thenovelty products known as glowsticks. Back in the 1960s, a research manager atthe now-defunct American Cyanamid (Wayne, NJ) noticed an article by Edwin A.Chandross at Bell Laboratories (Murray Hill, NJ; now Nokia Bell Labs) that first describedthe phenomenon. Cyanamid chemists refined Chandross’s reactionsequence into commercial glowsticks, which were the basis for a spinoffcompany, Cyalume Technologies (West Springfield, MA).


At about the same time, the US Department of Defenseand the military developed glowsticks for such uses as training devices andlife-saving flotation vests. Innovations atCyalume since then have brought forth glowsticks with chemiluminescencelifetimes from 30 sec to 24 h and with operating temperatures ranging from –50to +50 °C.


1,2-Dioxetanedionefast facts

CAS Reg. No.

26974-08-3

SciFinder nomenclature

1,2-Dioxetane-3,4-dione

Empirical

formula

C2O4

Molar mass

88.02 g/mol

Appearance

N/A

Melting / Boiling point

-93°C (dec.)

Water solubility

N/A soluble


About Molecule of the Week


MOTW has been a popular feature on ACS website since 2001. Many molecules are suggested by our website visitors. Every structure is reviewed by a scientist and displayed in 3-D and flat images with a brief description. Each week’s molecule also links to a sample record from the CAS REGISTRY, which is searched using SciFinder. Each record displays the registry number, index name and synonyms, bibliographic information, and more. Send us a molecule suggestion at motw@acs.org.


Copyright © 2022 American Chemical Society


往期回顾:

每周分子Molecule of the Week:胍丁胺

每周分子Molecule of the Week:雌四醇

每周分子Molecule of the Week:丙戊酸

每周分子Molecule of the Week:二硫化钯

每周分子Molecule of the Week:胭脂红酸

每周分子Molecule of the Week:阿朴吗啡

每周分子Molecule of the Week:聚己双胍

每周分子Molecule of the Week:甲基苯基缩水甘油酸乙酯

每周分子Molecule of the Week:2-糠硫醇

每周分子Molecule of the Week:双三氟甲基磺酰亚胺锂

每周分子Molecule of the Week:枯茗醛

每周分子Molecule of the Week:苯甲酸乙酯和对异丙基甲苯

每周分子Molecule of the Week:2-乙酰-1-吡咯啉

每周分子Molecule of the Week:香芹酮

每周分子Molecule of the Week:柠檬烯

每周分子Molecule of the Week:L-赖氨酸

每周分子Molecule of the Week:丁酸钠

每周分子Molecule of the Week:亚硒酸钠

每周分子Molecule of the Week:二甲基亚砜

每周分子Molecule of the Week:闭式-二碳十二硼烷

每周分子Molecule of the Week:氟伏沙明

每周分子Molecule of the Week:四氟铍酸铵

每周分子Molecule of the Week:氯甲烷

每周分子Molecule of the Week:三硒化锑

每周分子Molecule of the Week:D-阿洛酮糖

每周分子Molecule of the Week:十二硼酸铯

每周分子Molecule of the Week:松萝酸

每周分子Molecule of the Week:五氯苯酚

每周分子Molecule of the Week:氟化氢

每周分子Molecule of the Week:乙醇胺

每周分子Molecule of the Week:磷化锌

每周分子Molecule of the Week:弗虫腈

每周分子Molecule of the Week:尿胆素

每周分子Molecule of the Week:庙宇烷

每周分子Molecule of the Week:异丁腈

每周分子Molecule of the Week:檀香醇

每周分子Molecule of the Week:氯氟磺酰

每周分子Molecule of the Week:1,2-异亚丙基甘油

每周分子Molecule of the Week:氯法齐明

每周分子Molecule of the Week:四甲基硅烷

每周分子Molecule of the Week:印楝素

每周分子Molecule of the Week:马兜铃酸

每周分子Molecule of the Week:三磷酸腺苷

每周分子Molecule of the Week:钙钛矿

每周分子Molecule of the Week:正十二面体烷

每周分子Molecule of the Week:抗坏血酸

每周分子Molecule of the Week:氨

每周分子Molecule of the Week:氯化十六烷基吡啶

每周分子Molecule of the Week:槟榔碱

每周分子Molecule of the Week:1,6-萘吡啶

每周分子Molecule of the Week:尿素

每周分子Molecule of the Week:双环辛四烯合铀

每周分子Molecule of the Week:苯甲酸

每周分子Molecule of the Week:角鲨烯

每周分子Molecule of the Week:1H-1,2,3-三唑

每周分子Molecule of the Week:尿酸

每周分子Molecule of the Week:2-乙酰基呋喃、2-乙酰基吡咯

每周分子Molecule of the Week:硼烷-四氢呋喃

每周分子Molecule of the Week:硬脂酸钠

每周分子Molecule of the Week:4-甲氧基苯乙烯

每周分子Molecule of the Week:硫化锌

每周分子Molecule of the Week:螺旋内酯甾酮

每周分子Molecule of the Week:白磷

每周分子Molecule of the Week:紫杉醇

每周分子Molecule of the Week:吡啶

每周分子Molecule of the Week:正硅酸四乙酯

每周分子Molecule of the Week:Zoliflodacin

每周分子Molecule of the Week:Azidoazide azide

每周分子Molecule of the Week:苯炔

每周分子Molecule of the Week:D-葡萄糖胺

每周分子Molecule of the Week:胍

每周分子Molecule of the Week:地塞米松

每周分子Molecule of the Week六氟-2-丁烯

每周分子Molecule of the Week:磁铁矿

每周分子Molecule of the Week:氢气

每周分子Molecule of the Week:蒽

每周分子Molecule of the Week:EIDD-2801

每周分子Molecule of the Week:四氯化碳

每周分子Molecule of the Week:硼化铑

每周分子Molecule of the Week:铱络合物阳离子八聚体

每周分子Molecule of the Week:去甲肾上腺素

每周分子Molecule of the Week:氯霉素

每周分子Molecule of the Week:氮化硼

每周分子Molecule of the Week:镍钐氧化物

每周分子Molecule of the Week:瑞德西韦

每周分子Molecule of the Week:土臭素

每周分子Molecule of the Week:二亚乙基三胺

每周分子Molecule of the Week:龙涎香醇

每周分子Molecule of the Week:巴利替尼

每周分子Molecule of the Week:二硫化钼

每周分子 | Molecule of the Week过氧乙酰硝酸酯

每周分子Molecule of the Week:比马前列素

每周分子 | Molecule of the Week二氧化钒

每周分子 | Molecule of the Week比马前列素

每周分子 | Molecule of the Week2-氰基丙烯酸乙酯

每周分子 | Molecule of the Week丁酸庚酯

每周分子 | Molecule of the Week丙烯酰胺

每周分子 | Molecule of the Week氯酸钾

每周分子 | Molecule of the Week12-羟基硬脂酸锂

每周分子 | Molecule of the Week:二烷基二硫代磷酸锌

每周分子 | Molecule of the Week熊去氧胆酸

每周分子 | Molecule of the Week:糠醛

每周分子 | Molecule of the Week环氧乙烷

每周分子 | Molecule of the Week硝酸甘油

每周分子 | Molecule of the Week阿斯巴甜

每周分子 | Molecule of the Week反式肉桂醛

每周分子 | Molecule of the WeekTrivertal

每周分子 | Molecule of the Week:甲醛次硫酸氢鈉

每周分子 | Molecule of the Week:麦克风

每周分子 | Molecule of the Week缩水甘油

每周分子 | Molecule of the Week:二恶烷四酮

每周分子 | Molecule of the Week:呋喃妥因

每周分子 | Molecule of the Week:并四苯

每周分子 | Molecule of the Week两性霉素B‍

每周分子 | Molecule of the Week:肌苷

每周分子 | Molecule of the Week:D-葡萄糖酸

每周分子 | Molecule of the Week:糖精

每周分子 | Molecule of the Week:靛玉红

每周分子 | Molecule of the Week: 二氧化銥

每周分子 | Molecule of the Week 硼烯

每周分子 | Molecule of the Week:苦杏仁苷及其衍生物Laetrile

每周分子 | Molecule of the Week氦化氢

每周分子 | Molecule of the Week: 白杨素和哈尔满

每周分子 | Molecule of the Week:阿维巴坦钠

每周分子 | Molecule of the Week:氟哌啶醇

每周分子 | Molecule of the Week:2-己基肉桂醛

每周分子 | Molecule of the Week:大蒜烯

每周分子 | Molecule of the Week:替莫唑胺

每周分子 | Molecule of the Week:二氢左旋葡萄糖酮

每周分子 | Molecule of the Week:甲苯

每周分子 | Molecule of the Week:乙酸乙酯

每周分子 | Molecule of the Week:二氯甲烷

每周分子 | Molecule of the Week:拉罗替尼

每周分子 | Molecule of the Week:叶绿素

每周分子 | Molecule of the Week: 苯乙腈葡糖苷

每周分子Molecule of the Week红花菜豆酸

每周分子Molecule of the Week盐酸氮卓斯汀

每周分子Molecule of the Week:(+)-乙酸龙脑酯

每周分子Molecule of the Week:阿波霉素δ2

每周分子Molecule of the WeekL-半胱氨酸

每周分子Molecule of the Week:磷烷

每周分子Molecule of the Week: 莫西菌素

每周分子Molecule of the Week:L-丙氨酸和L-丝氨酸

每周分子Molecule of the Week: N,N-二甲基色胺

每周分子Molecule of the Week:米拉贝隆

每周分子Molecule of the Week:2,4-二硫杂戊烷

每周分子 Molecule of the Week: 尼古丁

每周分子 Molecule of the Week:透明质酸

每周分子Molecule of the Week:羟苯甲酮和桂皮酸盐

每周分子Molecule of the Week:苄青霉素

每周分子Molecule of the Week: 水仙环素

每周分子Molecule of the Week: 富勒烯

每周分子Molecule of the Week: 甜菊糖

每周分子Molecule of the Week: 布洛芬

每周分子Molecule of the Week:月桂酸和肉豆蔻酸

每周分子Molecule of the Week:索菲布韦

每周分子Molecule of the Week:Cucurbitacins

每周分子Molecule of the Week:Fluralaner

每周分子Molecule of the Week:苯甲腈


点击“阅读原文”

你“在看”我吗?

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存