立方烷，分子式：C8H8，分子量：104.15。是一種人工合成的烷烴，又稱為五環(huán)辛烷，外觀為有光澤的晶體。八個(gè)碳原子對(duì)稱地排列在立方體的八個(gè)角上。此烷烴屬于柏拉圖烴的一種。立方烷于1964年由芝加哥大學(xué)的Dr. Philip Eaton與Thomas W. Cole首先合成。在他們合成出立方烷之前，人們?cè)欢日J(rèn)為其不可合成，因?yàn)樘继兼I的鍵角均為90度，張力過(guò)大而不穩(wěn)定。不過(guò)當(dāng)此物質(zhì)被合成出以后，人們發(fā)現(xiàn)它在動(dòng)力學(xué)上很穩(wěn)定。立方烷生成熱、密度等均很大，因而備受矚目。
1、合成線路
1964年的立方烷有機(jī)合成比較經(jīng)典，其起始原料是2-環(huán)戊烯酮（即第一部分中的化合物1.1）：
第一部分：合成立方烷的前體2-溴代環(huán)戊二烯酮
在溶劑四氯化碳中，N-溴代丁二酰亞胺上的溴原子取代了2-環(huán)戊烯酮烯丙位上的氫，生成化合物1.2，然后在正戊烷-二氯甲烷混合溶劑中將其進(jìn)一步溴化得到三溴代物1.3，后者再在乙醚中被二甲胺消除兩分子溴化氫便可得到2-溴代環(huán)戊二烯酮1.4。
第二部分：合成立方烷
在第二部分中，2.1首先自發(fā)地二聚為2.2，這是一個(gè)迪爾斯-阿爾德反應(yīng)，與環(huán)戊二烯二聚為雙環(huán)戊二烯較為相似。因?yàn)槊總�(gè)溴原子都需要與另一溴原子以及羰基保持最小的位阻，另外生成內(nèi)型產(chǎn)物的過(guò)渡態(tài)中有次級(jí)軌道作用，所以這步反應(yīng)只生成內(nèi)型產(chǎn)物，這是后續(xù)步驟成功的前提。接著在溶劑苯中，用對(duì)甲苯磺酸催化，以乙二醇保護(hù)兩個(gè)羰基，使其成為縮酮。其中一個(gè)被保護(hù)的羰基在鹽酸水溶液的作用下會(huì)被選擇性去保護(hù)，而得到2.3。
在下一步中，內(nèi)型產(chǎn)物2.3（兩個(gè)碳碳雙鍵較為接近）通過(guò)光化學(xué)[2+2]環(huán)加成反應(yīng)形成了籠狀化合物2.4。在氫氧化鉀的作用下，α-溴代酮通過(guò)法沃斯基重排而縮環(huán)，轉(zhuǎn)變?yōu)轸人?.5。隨后，在氯化亞砜的作用下將羧基轉(zhuǎn)為酰氯，后者與過(guò)氧化叔丁醇反應(yīng)，在吡啶中生成了叔丁基過(guò)氧酯2.6。將2.6加熱后可進(jìn)行脫羧反應(yīng)變?yōu)?.7。同樣地，將另一個(gè)羰基去保護(hù)，得到2.8，然后以相同的手法通過(guò)法沃斯基重排得到2.9，再脫羧得到2.10與2.11，最后在甲醇溶液中析出結(jié)晶而得到產(chǎn)品。
2、新型苯環(huán)生物電子等排體
生物電子等排原理是將化合物結(jié)構(gòu)中的某些原子或基團(tuán)，用其外層電子總數(shù)相同或（等價(jià)）或者化學(xué)反應(yīng)性和氫鍵形成能力等重要參數(shù)相似性的原子或基團(tuán)進(jìn)行替換，從而產(chǎn)生的新化合物。
立方烷是苯環(huán)的生物電子等排體而應(yīng)用于藥物研發(fā)。其非平面結(jié)構(gòu)性可以使藥物的溶解性增加， 并且立方烷穩(wěn)定的sp3 C-H鍵可以使藥物在代謝中具有更好的穩(wěn)定性。已有研究顯示一些醫(yī)藥化合物的苯環(huán)立方烷衍生物藥理活性更高。
