Ciklopentadién

Sablon:Chembox A ciklopentadién szerves vegyület, képlete Sablon:Chem. Gyakran CpH-ként rövidítik, mivel a ciklopentadienidion rövidítése Sablon:Chem.

E színtelen folyadék szaga erős, kellemetlen. Szobahőmérsékleten e gyűrűs dién órák alatt diciklopentadiénné dimerizálódik Diels–Alder-reakcióval. E dimer visszaalakítható a monomerré hevítéssel.

A vegyületet általában ciklopentén és származékai előállítására használják, ezenkívül a ciklopentadienidion prekurzora, mely fontos ligandum a fémorganikus kémiában a ciklopentadienil-komplexekben.

Előállítása és reakciói

Ciklopentadién-monomer jégben

A ciklopentadién előállítását általában egymásba alakulásuk miatt nem választják el a diciklopentadiéntől. Kőszénkátrányból (koncentráció: 10-20 ppm) és krakkolással (mintegy 1,4%) állítják elő. Ciklopentadién-monomer előállításához a diciklopentadiént mintegy 180 °C-ra hevítik. A monomert desztillálják és később felhasználják. Javasolt frakcionáló oszlop használata a krakkolatlan dimer eltávolításához.

Szigmatróp átrendeződés

A ciklopentadién hidrogénatomjai gyors [1,5]-szigmatróp átrendeződéseken mennek át, de a hidridátalakulás 0 °C-on elég lassú az alkilszármazékok szelektív változtathatóságához.

Diénszelektív Diels–Alder-reakció az F2α prosztaglandin Corey-szintézisében

Még fluxiósabbak a Sablon:Chem származékok (E=Si, Ge, Sn), ahol a nehezebb elem szénről szénre vándorol alacsony aktiválási energiával.

Diels–Alder-reakciók

A ciklopentadién reaktív dién a Diels–Alder-reakcióban, mivel más diénekhez képest kevés torzítás szükséges az átmeneti állapot eléréséhez. A ciklopentadién dimerizálódik. Ez az átalakulás szobahőmérsékleten órák alatt megy végbe, de a monomer napokig tárolható −20 °C-on.

Deprotonáció

A vegyület rendkívül savas $(\text{p}{K}_a=16)$ szénhidrogén, melyet az aromás ciklopentadienidion (Sablon:Chem) magyaráz. Számos bázis deprotonálhatja, például a nátrium-hidrid, a fémnátrium vagy a butillítium. Forgalomban vannak az aniont tartalmazó vegyülete, például a nátrium- vagy a lítium-ciklopentadienid. Ezeket ciklopentadienilkomplexek létrehozására használják.

Metallocénszármazékok

A metallocéneket és hasonló ciklopentadienilszármazékokat sokat kutatták, és a fémorganikus kémia fontos részei stabilitásuk miatt. Az első leírt metallocént, a ferrocént más metallocénekhez hasonlóan állították elő: Sablon:Chem képletű alkálifém-vegyületek átmenetifém-dihalogeniddel való reakciójával. Például a nikkelocén nikkel(II)-kloridból képződik nátrium-ciklopentadieniddel THF-ben.

$\mathrm{N}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}{\phantom{A}}_5\mathrm{H}{\phantom{A}}_5⟶\mathrm{N}\mathrm{i}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_5\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Ciklopentadiént és ciklopentadienidet is tartalmazó fémkomplexek is ismertek, ilyen például egy rodocénmonomerből protikus oldószerekben képződő rodocénszármazék.

Szerves szintézis

A ciklopentadién volt Leo Paquette 1982-es dodekahedránszintézisének kiinduló anyaga. Az első lépés a molekula reduktív dimerizációja volt dihidrofulvalénné, nem egyszerű addíció diciklopentadiénné.

Paquette 1982-es dodekahedránszintézisének kezdete. Az 1. lépés a ciklopentadién dimerizációja dihidrofulvalénné.

Használata

A ciklopentadiénalapú katalizátorok prekurzora mellett a ciklopentadién használatos komonomerek prekurzoraként is. Részleges hidrogénezése ciklopentént, a butadiénnel való Diels–Alder-reakciója etilidénnorbornént ad, mely az EPDM gumik komonomerje.

Származékai

A Sablon:Chem szerkezete.

A ciklopentadiénben egy vagy több hidrogén helyettesíthető, az alábbi származékokat adva:

• Nagy ciklopentadiének
• Kalicén
• Ciklopentadienon
• Di-terc-butilciklopentadién
• Metilciklopentadién
• Pentametilciklopentadién
• Pentacianociklopentadién

E szubsztituált ciklopentadiének legtöbbje képes anionképzésre és ciklopentadienilkomplexek alkotására.

Források

• International Chemical Safety Card 0857
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

Kapcsolódó szócikkek

• Aromás vegyületek