发现历程
1932年捷克人Landa等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现了金刚烷。次年利用X射线技术证实了其结构。
金刚烷最早是由旅居瑞士的南斯拉夫化学家普雷洛格(Vladimir Prelog)于1941年通过逐步合成法经历二十几步合成的。当时金刚烷是一个相当金贵的化合物。
1957年美国普林斯顿的化学家施莱尔(Paul Schleyer)在试图用氯化铝做催化剂将内型的氢化二聚环戊二烯加热转化成外型异构体的实验时无意中发现产物中含有大约10%的金刚烷副产物。施莱尔抓住了这个机会,通过优化条件提高了金刚烷的产率。于是只要从廉价的石化产品环戊二烯二聚体两步即可制得金刚烷。从此金刚烷的价格像雪崩一样掉了下来,成为一个十分便宜易得的化合物。
由于金刚烷的特殊笼状结构引起化学界的浓厚兴趣,滋生了笼状化合物化学的诞生。到后来发现金刚烷胺有抗病毒活性,更得到了药学界的格外关注。现在的化学界,围绕金刚烷的系统研究已经俨然形成了一门独立的学科:金刚烷化学。
1-金刚烷基是体积较大且稳定的取代基,存在于一些稳定卡宾(Persistent carbene)中。著名的雅各布森(Jacobson)不对称狄尔斯-阿尔德反应催化剂就包含一个金刚烷基。
簇状化合物
金刚烷是一种三环脂肪烃,属于簇状化合物,天然存在于石油中,含量约为百万分之四。是由二聚环戊二烯与氢在镍催化剂和三氯化铝催化剂共同作用下反应得到的由10个碳原子,16个氢原子构成的环状四面体,这是一种高对称性的笼状化合物。由于其碳原子的空间排布结构与金刚石点阵基本单元相同而得美名金刚烷。金刚烷的特点是热稳定性高,优良的润滑性,亲油能力极大,无味、反应活性比苯低,其桥头碳原子(1,3,5,7)上的氢具有较高的化学活性,可以发生取代反应,生成许多衍生物:1-溴金刚烷、1-硝基金刚烷、1-氨基金刚烷盐酸盐和1-金刚烷基乙胺盐酸盐(能防治由A2病毒引起的流行性感冒)等;也能被氧化,生成金刚醇。也可用来制造特种高分子,尤其是光学及光敏材料;还可用于汽油生产、助催化剂、润滑油及药品生产,也可用作农业化学品及日用化学品等,是一种良好的新型有机材料。