Циклопентадієн – це органічна сполука з хімічною формулою C5H6. Його часто скорочують як CpH, а циклопентадієніл-аніон позначають як Cp−. Ця безбарвна рідина має різкий і неприємний запах. При кімнатній температурі цей циклічний дієн протягом кількох годин димеризується з утворенням діциклопентадієну шляхом реакції Дільса — Альдера. Цей димер можна нагріти, щоб викликати термічне розщеплення і регенерацію мономеру через . Сполука в основному використовується для виробництва та його похідних. Вона широко застосовується як прекурсор до циклопентадієніл-аніона (Cp−) – важливого ліганда в у металоорганічній хімії.
Виробництво та хімічні властивості
Виробництво циклопентадієну зазвичай не відокремлюють від виробництва діциклопентадієну, оскільки вони перетворюються один в одного. Їх отримують із кам’яновугільної смоли (приблизно 10–20 г/т) та шляхом нафти (приблизно 14 кг/т). Щоб отримати мономер циклопентадієну, промисловий діциклопентадієн піддають крекінгу шляхом нагрівання приблизно до 180 °C. Мономер збирають шляхом дистиляції та використовують невдовзі після цього. Під час проведення цього процесу рекомендується використовувати певну форму ректифікаційної колони, щоб видалити нерозщеплений димер, який повертається в колонну у вигляді флегми.
Сигматропне перегрупування Атоми Гідрогену в циклопентадієні піддаються швидким [1,5]-сигматропним зсувам. Проте при 0 °C гідридний зсув відбувається достатньо повільно, що дозволяє селективно маніпулювати алкільованими похідними.
Ще більш флуктуаційними є похідні типу C5H5E(CH3)3 (де E = Si, Ge, Sn), у яких важчий елемент мігрує від атома Карбону до атома Карбону з низьким активаційним бар'єром.
Реакції Дільса — Альдера Циклопентадієн є надзвичайно активним дієном у реакції Дільса — Альдера, оскільки, порівняно з іншими дієнами, для досягнення геометрії «конверта» у перехідному стані потрібна мінімальна деформація структури. Загальновідомо, що циклопентадієн здатний до димеризації з утворенням діциклопентадієну. Це перетворення відбувається протягом кількох годин за кімнатної температури, проте мономер можна зберігати протягом кількох днів при −20 °C.
Депротонування Сполука є нетипово кислотною (pKa = 16) як для вуглеводню, що зумовлено високою стабільністю ароматичного циклопентадієнільного аніону . можна здійснити за допомогою різноманітних основ, зазвичай гідриду натрію, металевого натрію або бутиллітію. Солі цього аніону, зокрема циклопентадієнід натрію та , є комерційно доступними. Їх використовують для синтезу .
Похідні металоценів
Металоцени та споріднені інтенсивно досліджуються і є наріжним каменем металоорганічної хімії завдяки їхній високій стабільності. Перший охарактеризований металоцен, фероцен, був отриманий тим самим способом, що й багато інших металоценів – шляхом поєднання похідних лужних металів типу MC5H5 із дигалогенідами перехідних металів. Типовим прикладом є нікелоцен, який утворюється при взаємодії хлориду нікелю(II) із циклопентадієнідом натрію в тетрагідрофурані.
Відомі металоорганічні комплекси, що містять одночасно і циклопентадієнільний аніон, і власне циклопентадієн; прикладом є похідна родоцену, що утворюється з мономеру родоцену в протонних розчинниках.
Органічний синтез Циклопентадієн був вихідною речовиною у синтезі , здійсненому у 1982 році. Перший етап включав відновну димеризацію молекули з утворенням дигідрофульвалену, а не звичайне приєднання з утворенням діциклопентадієну.
Застосування Окрім використання як прекурсора для каталізаторів на основі циклопентадієнілу, основним комерційним застосуванням циклопентадієну є виробництво . Шляхом напівгідрування отримують . Реакція Дільса — Альдера з бутадієном дає – комономер, який використовується у виробництві .
Похідні
Циклопентадієн може заміщувати один або кілька атомів водню, утворюючи похідні з ковалентними зв'язками:
Більшість цих заміщених циклопентадієнів також можуть утворювати аніони та входити до складу .
Примітки