简介

        立方烷(Cubane，化学式为C8H8)是一种合成烃分子，由排列在立方体角上的八个碳原子组成，每个碳原子上连接一个氢原子。立方烷是一种固体晶体物质，是柏拉图烃中的一种，也是棱烷的成员。它由Philip Eaton和Thomas Cole于1964年首次合成。在进行这项工作之前，研究人员认为立方碳基分子将太不稳定而无法存在。立方烷的碳原子采用异常锐利的90°键角，与SP3杂化的109.45°角相比，该键高度变形。一旦形成，由于缺乏易于获得的分解途径，立方烷在动力学上非常稳定。它是具有八面体对称性的最简单的烃。
       立方烷具有高的势能但动力学稳定性使立方烷及其衍生物化合物可用于受控的能量存储。例如，已经研究了ONC作为不可描述之物。
       立方烷化合物通常对于烃分子也具有非常高的密度。所产生的高能量密度意味着可以在相对较小的空间中存储大量能量，这是在燃料存储和能量传输中应用的重要考虑因素。

合成

       1964年的经典合成方法是将2-环戊烯酮转化为2-溴环戊二烯酮：

       用四氯化碳中的N-溴琥珀酰亚胺进行烯丙基溴化，然后将分子溴加到烯烃中，得到2,3,4-三溴环戊酮。 用二乙胺的乙醚溶液处理该化合物可消除两当量的溴化氢，得到二烯产物。

       当2-溴环戊二烯酮经历自发的Diels-Alder二聚反应(类似于环戊二烯向二环戊二烯的二聚反应)时，立方烷骨架的构建就开始了，两个1的分子反应形成2。异构体是有用的，这是在该反应中形成的主要异构体。这是最有可能的产物，这是由于当反应物彼此接近时，每个分子的溴与另一个的溴和另一个的羰基之间的空间相互作用最小化，并且在反应本身的过渡态下，类似偶极子相互作用最小化。羰基均被乙二醇和对甲苯磺酸的苯缩醛保护为缩醛。然后将一种乙缩醛用盐酸水溶液选择性脱保护为3。
       在下一步中，内聚异构体3(两个烯烃基团非常接近)在光化学[2+2]环加成中形成笼状异构体4。溴酮基团在氢氧化钾的Favorskii重排中转化为环缩合的羧酸5。接下来，热脱羧反应通过酰基氯(与亚硫酰氯)和叔丁基过酸酯6(与叔丁基过氧化氢和吡啶)进行反应；然后进行热脱羧。之后，在8中再次除去乙缩醛。第二次Favorskii重排得到9，最后另一个脱羧通过10得到立方烷(11)。

类似物

       立方烷簇在整个生物无机化学中很常见。 含有[Fe4S4]铁-硫簇的铁氧化还原蛋白是普遍存在的。 四个铁原子和四个硫原子在拐角处形成交替排列。 整个簇通常通过铁原子的配位固定，通常与半胱氨酸残基配位。 这样，每个铁心都达到了四面体配位几何形状。 一些[Fe4S4]团簇是通过方形[Fe2S2]前体的二聚作用产生的。 已知许多合成类似物，包括杂金属衍生物。

附：放氧复合体

       放氧复合体(OEC)也称为水分解复合物，是一种水氧化酶，在光合作用的光反应过程中参与水的光氧化作用，被光系统II的4种核心蛋白包围膜腔接口。根据Kok于1970年广泛接受的理论，该复合物可以存在5种状态：S0至S4。被光系统II捕获的光子将系统从状态S0移动到S4。 S4不稳定并与水反应生成游离氧。目前，对复合物的机理尚不完全了解，许多已知的信息已从闪光实验，EPR和X射线光谱学中收集到。
        OEC似乎具有一个既包含锰又包含钙的金属酶核心，其分子式为Mn4Ca1OxCl1~2(HCO3)的无机核心。它的其他特征已得到证实。
        有人认为，早期海洋中存在含锰的矿物质红闪石和堇青石会触发OEC的演化。据推测，这些矿物质是由早期的蓝细菌吸收的，这些蓝细菌已将其掺入到复合物的活性中心中。

        为了确定更多有关该结构的信息，大多数研究都集中于在各种质子化状态下创建锰核二聚体，并将所得数据与复合物的观察行为进行比较。