Cyclopentadiène - Cyclopentadiene

Cyclopentadiène
Formule topologique du cyclopentadiène
Modèle Spacefill de cyclopentadiène
Modèle boule et bâton de cyclopentadiène
Noms
Nom IUPAC préféré
Cyclopenta-1,3-diène
Autres noms
1,3-cyclopentadiène
pyropentylène
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
Abréviations DPC, HCp
471171
ChEBI
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.008.033 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
1311
Engrener 1,3-cyclopentadiène
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
  • InChI=1S/C5H6/c1-2-4-5-3-1/h1-4H,5H2 ChèqueOui
    Clé : ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • InChI=1/C5H6/c1-2-4-5-3-1/h1-4H,5H2
    Clé : ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYAI
  • C1C=CC=C1
Propriétés
C 5 H 6
Masse molaire 66,103  g·mol -1
Apparence Liquide incolore
Odeur irritant, terpène -comme
Densité 0,786 g cm -3
Point de fusion -90 °C ; −130 °F; 183 K
Point d'ébullition 39 à 43 °C ; 102 à 109 °F ; 312 à 316 K
insoluble
La pression de vapeur 400 mmHg (53 kPa)
Acidité (p K a ) 16
Base conjuguée Anion cyclopentadiényle
−44,5 × 10 −6  cm 3 mol −1
Structure
Planaire
Thermochimie
115,3 JK -1 mol -1
182,7 JK -1 mol -1
Dangers
point de rupture 25 °C (77 °F; 298 K)
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
14 182 ppm (rat, 2 heures)
5091 ppm (souris, 2 heures)
NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)
TWA 75 ppm (200 mg/m 3 )
REL (recommandé)
TWA 75 ppm (200 mg/m 3 )
IDLH (Danger immédiat)
750 ppm
Composés apparentés
Hydrocarbures associés
Benzène
Cyclobutadiène
Cyclopentène
Composés apparentés
Dicyclopentadiène
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

Le cyclopentadiène est un composé organique de formule C 5 H 6 . Il est souvent abrégé CpH car l' anion cyclopentadiényle est abrégé Cp .

Ce liquide incolore a une odeur forte et désagréable . A température ambiante, ce diène cyclique se dimérise en quelques heures pour donner du dicyclopentadiène via une réaction de Diels-Alder . Ce dimère peut être restauré par chauffage pour donner le monomère.

Le composé est principalement utilisé pour la production de cyclopentène et de ses dérivés. Il est couramment utilisé comme précurseur de l' anion cyclopentadiényle (Cp ), un ligand important dans les complexes cyclopentadiényle en chimie organométallique .

Production et réactions

Monomère de cyclopentadiène dans un bain de glace

La production de cyclopentadiène n'est généralement pas distinguée du dicyclopentadiène car ils s'interconvertissent. Ils sont obtenus à partir de goudron de houille (environ 10 à 20 g/tonne) et par vapocraquage du naphta (environ 14 kg/tonne). Pour obtenir le monomère de cyclopentadiène, le dicyclopentadiène commercial est craqué par chauffage à environ 180 °C. Le monomère est recueilli par distillation et utilisé peu de temps après. Il est conseillé d'utiliser une certaine forme de colonne de fractionnement lors de cette opération, pour éliminer le dimère non fissuré au reflux.

Réarrangement sigmatropique

Les atomes d'hydrogène dans le cyclopentadiène subissent des déplacements rapides [1,5]-sigmatropiques comme indiqué par les spectres RMN 1 H enregistrés à différentes températures. Encore plus fluxionnels sont les dérivés C 5 H 5 E(CH 3 ) 3 (E = Si , Ge , Sn ), dans lesquels l'élément le plus lourd migre de carbone en carbone avec une faible barrière d'activation.

Réactions de Diels-Aulne

Le cyclopentadiène est un diène hautement réactif dans la réaction de Diels-Alder car une distorsion minimale du diène est requise pour obtenir la géométrie de l'enveloppe de l'état de transition par rapport aux autres diènes. Célèbre, le cyclopentadiène se dimérise. La conversion se produit en quelques heures à température ambiante, mais le monomère peut être stocké pendant des jours à -20 °C.

Déprotonation

Le composé est exceptionnellement acide (p K a  = 16) pour un hydrocarbure , ce qui s'explique par la grande stabilité de l' anion aromatique cyclopentadiényle , C
5
H
5
. La déprotonation peut être réalisée avec une variété de bases, typiquement l'hydrure de sodium, le sodium métallique et le butyl lithium . Les sels de cet anion sont disponibles dans le commerce, notamment le cyclopentadiène de sodium et le cyclopentadiène de lithium . Ils sont utilisés pour préparer des complexes de cyclopentadiényle .

Dérivés métallocènes

[( Η 5 -C 5 H 5 ) Rh ( η 4 -C 5 H 6 )], un 18 électron mixtes hapticité rhodocène dérivé qui peut se former lorsque le monomère rhodocène est protoné.

Les métallocènes et les dérivés cyclopentadiényles apparentés ont fait l'objet d'études approfondies et représentent une pierre angulaire de la chimie organométallique en raison de leur grande stabilité. Le premier métallocène caractérisé, le ferrocène , a été préparé de la même manière que de nombreux autres métallocènes : en combinant des dérivés de métaux alcalins de la forme MC 5 H 5 avec des dihalogénures des métaux de transition : comme exemple typique, le nickelocène se forme lors du traitement du chlorure de nickel(II) avec cyclopentadiéniure de sodium dans le THF .

NiCl 2 + 2 NaC 5 H 5 → Ni(C 5 H 5 ) 2 + 2 NaCl

Des complexes organométalliques qui comprennent à la fois l'anion cyclopentadiényle et le cyclopentadiène lui-même sont connus, dont un exemple est le dérivé de rhodocène produit à partir du monomère de rhodocène dans des solvants protiques .

Synthèse organique

C'était le matériau de départ de la synthèse du dodécaèdre de Leo Paquette en 1982 . La première étape impliquait une dimérisation réductrice de la molécule pour donner du dihydrofulvalène , et non une simple addition pour donner du dicyclopentadiène.

Le début de la synthèse du dodécaèdre de Paquette en 1982. Notez la dimérisation du cyclopentadiène à l'étape 1 en dihydrofulvalène.

Les usages

En plus de servir de précurseur aux catalyseurs à base de cyclopentadiényle, la principale application commerciale du cyclopentadiène est en tant que précurseur de comonomères . La semi-hydrogénation donne du cyclopentène . La réaction de Diels-Alder avec le butadiène donne de l' éthylidène norbornène , un comonomère dans la production de caoutchoucs EPDM .

Dérivés

Structure de t Bu 3 C 5 H 3 , un cyclopentadiène volumineux prototype .

Le cyclopentadiène peut substituer un ou plusieurs hydrogènes, formant des dérivés ayant des liaisons covalentes :

La plupart de ces cyclopentadiènes substitués peuvent également former des anions et rejoindre des complexes cyclopentadiényle .

Voir également

Les références

Liens externes