¿Por qué existen moléculas con mayor energía debido a la tensión (es decir, alcanos eclipsados)? ¿En qué circunstancias existen?

Se fabrican, como cualquier otro compuesto químico. Por supuesto, muchos de ellos existen en pozos de energía bastante profundos; es solo que su energía es más alta de lo esperado en comparación con la suma de sus energías de enlace no entrenadas. Hay una variedad de métodos sintéticos, y una serie de terpenos son producidos naturalmente por enzimas en los árboles. De alguna manera, podría considerar el etileno como un anillo de dos miembros, y el acetileno dos anillos fusionados de dos miembros.

A veces puedes hacer un sistema tenso de otro. Por ejemplo, puede encontrar ciertos oxidantes que harán un epóxido a partir de una olefina, y luego, si lo desea, convertir el epóxido en un ciclopropano sustituido. Una de las rutas que probé para mi doctorado consistió en comenzar con un estireno sustituido y terminar con una 2-X-fenilciclopropilamina.

Las rutas obvias incluyen cerrar un anillo a través de la sustitución nucleofílica, agregar un carbeno o material similar a una olefina o un pseudoWittig a un epóxido (para 3 miembros), o mediante fotoquímica. Todo lo que tiene que hacer es colocar los extremos en la posición correcta y proporcionar la energía activada necesaria. Los únicos problemas que tiene es que los rendimientos pueden disminuir debido a que puede haber rutas reactivas alternativas y, en segundo lugar, el material puede llegar a ser tan tenso que su potencial no sea muy profundo, y puede caer en pedazos. El compuesto colado más difícil que se me ocurre es el tetraedrano. Mi suposición es que el tetraedro en sí mismo no se producirá más que a temperaturas extremadamente bajas, el problema es que el hidrógeno es, según mis cálculos teóricos publicados, algo ácido en comparación con otros hidrocarburos, y los enlaces anulares son altamente susceptibles a un borde de iones de hidrógeno ataque. Se ha fabricado tetra-t-butiltetrahedrano, pero se ha publicado poco sobre su estabilidad. La sustitución de tetra por grupos fuertes de extracción de electrones, de acuerdo con mi trabajo publicado, debería aumentar la estabilidad porque el sistema de tetraedrina debería estabilizar fuertemente los dipolos con el extremo positivo apuntando a la tetraedrina. Como una “broma” privada, en una de mis novelas de ciencia ficción, tenía tetranitrotetrahedrane. Eso sería más estable en un sentido, pero, por supuesto, sería uno de los explosivos químicos más poderosos ya que tiene la energía de la tensión para liberar, y los únicos productos son N2 y CO2, ambos en pozos de energía profunda.