Tetracyanoethylen

Tetracyanoethylen – auch abgekürzt TCNE (TetraCyaNoEthylen) – ist eine hygroskopische organische Verbindung aus der Stoffgruppe der Nitrile und hat eine flache, ebene Struktur.

Darstellung und Reaktionen

Tetracyanoethylen wird durch Bromierung von Malonsäuredinitril in Gegenwart von Kaliumbromid hergestellt, wobei ein Kaliumbromid-Komplex erhalten wird, der anschließend mit Kupferpulver in der Hitze dehalogeniert wird.

$\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\underset{H_{2}O,\mathrm{\Delta }}{\overset{8B{r}_2,KBr}{\to }}\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}_{\mathrm{4}}$

$\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}_{\mathrm{4}}\underset{-KBr,CuB{r}_2}{\overset{Cu,\mathrm{\Delta }}{\to }}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

Oxidation von Tetracyanoethylen mit Wasserstoffperoxid führt zum Tetracyanoethylenoxid, welches für ein Epoxid ungewöhnliche chemische Eigenschaften aufweist.

$\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\underset{-4bis10{}^{\circ }C}{\overset{H_2{O}_2,C{H}_{3}CN}{\to }}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\frac{╱O╲}{}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

Eigenschaften

Tetracyanoethylen sublimiert bei 130–140 °C und 0,133 hPa. TCNE besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe mit einer Einheitszelle mit a = 7,4890 Å, b = 6,2045 Å, c = 69911 Å und β = 97,235°.

TCNE wird oft als Elektronenakzeptor eingesetzt. Cyanogruppen weisen $\pi$*-Orbitale mit niedriger Energie auf, und die Gegenwart von vier solchen Gruppen, deren $\pi$-Systeme durch die zentrale C=C-Doppelbindung verbunden (konjugiert) sind, ergibt einen hervorragenden Elektronenakzeptor. So reagiert TCNE mit Iodiden unter Bildung des Radikalanions.

$\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{I}}^{\mathrm{-}}\stackrel{}{\to }\mathrm{[}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}$

Verwendung

Wegen der Planarität des Moleküls und seiner Fähigkeit, leicht Elektronen aufzunehmen, ist TCNE auch verwendet worden, eine Reihe organischer Supraleiter herzustellen – üblicherweise als ein-Elektron-Oxidationsmittel für einen organischen Elektrondonator. Solche Charge-Transfer-Komplexe werden (nach Klaus Bechgaard) manchmal Bechgaard-Salze genannt.

Sicherheit

TCNE hydrolysiert in Wasser und an feuchter Luft zu sehr giftiger Blausäure. Entsprechende Vorsichtsmaßnahmen sollten beim Umgang mit der Substanz eingehalten werden.