Le cubane est une substance solide cristalline. Il a été synthétisé la première fois en 1964 par Philip Eaton<ref>Philip Eaton Home Page</ref>, professeur de chimie à l'université de Chicago aux États-Unis. Avant cette synthèse, les chercheurs pensaient qu'une molécule organique cubique n'était que théorique, que le cubane était impossible à cause des liaisons entre carbone avec des angles de Modèle:Unité/2, inhabituelles, fortement contraintes et donc instables. Curieusement, une fois formé, le cubane est cinétiquement stable à cause de l'absence de réarrangement possible menant à une décomposition.
Le cubane et ses dérivés ont de nombreuses propriétés importantes<ref name=ref2>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Cubane sur www.ch.ic.ac.uk/.../wang</ref>. L'angle de liaison entre carbone de Modèle:Unité/2 signifie que les liaisons sont fortement contraintes. Ainsi, les composés du cubane sont très réactifs. Le cubane a aussi la plus haute densité (Modèle:Unité/2) de tous les hydrocarbures, ce qui contribue à sa propriété de stocker beaucoup d'énergie<ref name=ref2/>. Des chercheurs étudient le cubane et ses dérivés en médecine et pour les nanotechnologies.
Dans les années 1960, Philip Eaton, chimiste à l'université de Chicago, synthétise le cubane puis, encouragé par l'armée, il rechercha un dérivé hautement explosif du cubane, l'octanitrocubane, de formule brute C8N8O16. Ce composé a la même structure que le cubane si ce n'est que chaque atome d'hydrogène est remplacé par un groupe nitro (NO2). Néanmoins, la synthèse de ce produit est épineuse et nécessite de très nombreuses étapes.
Eaton, ayant réalisé cette synthèse, a obtenu moins de Modèle:Unité de cette molécule. L'octanitrocubane est beaucoup plus puissant que le TNT, mais pour son créateur, impossible d'être plus précis. L'idée de base avait pour tâche de transformer l'armement explosif militaire : renfermer dans un petit volume à forte densité, un haut potentiel explosif. Cependant, l'octanitrocubane est trop compliqué à synthétiser pour espérer révolutionner, dans un futur proche, l'armement explosif militaire.
Synthèse
La synthèse originale de 1964 du cubane est classique et débute à partir de la 2-cyclopentènone (composé 1.1 dans le schéma 1)<ref>The Cubane System Philip E. Eaton and Thomas W. Cole; J. Am. Chem. Soc.; 1964; 86(5) pp 962 - 964; Modèle:DOI</ref>:
Dans la seconde partie (schéma 2), la réaction de Diels-Alder spontanée de la 2-bromo cyclopentadiènone 2.1 à 2.2 est apparentée à la dimérisation du cyclopentadiène en dicyclopentadiène. Dans cette étape, seul l'isomère -endo se forme car les atomes de brome tendent à se placer le plus loin possible entre eux et des groupes carbonyl. De cette façon, les interactions dipolaires sont minimisées dans l'état de transition de la réaction.
Dans l'étape suivante, l'isomère -endo 2.3 avec deux groupes alcène proches, forme l'isomère pro-cubique 2.4 par une cycloaddition [2+2] photochimique. Le groupe bromocétone est converti en acide carboxylique, composé 2.5, par un réarrangement de Favorskii avec l'hydroxyde de potassium. Ensuite, la décarboxylation qui est obtenue via le chlorure d'acide (réaction avec le chlorure de thionyle) et le ter-butyl percarboxylate 2.6 (réaction avec le t-butyl hydroperoxide et la pyridine), donne le composé 2.7. Alors, le second acétal est éliminé (2.8), un autre réarrangement de Favorskii donne 2.9 et finalement, une autre décarboxylation via 2.10 donne 2.11, le cubane.
