Введение
Циклопентадиен — органическое соединение с формулой C5H6. Его часто обозначают как CpH, поскольку циклопентадиенил-анион обозначается как Cp−. Эта бесцветная жидкость обладает сильным и неприятным запахом. При комнатной температуре этот циклический диен в течение нескольких часов димеризуется с образованием дициклопентадиена посредством реакции Дильса — Альдера. Этот димер можно восстановить нагреванием до мономера. Соединение в основном используется для производства циклопентена и его производных. Оно широко применяется в качестве предшественника циклопентадиенил-аниона (Cp−), являющегося важным лигандом в циклопентадиениловых комплексах в органометаллической химии.
Производство и реакции
Производство циклопентадиена обычно не разделяют от дициклопентадиена, так как они находятся в равновесии друг с другом. Они извлекаются из каменноугольной смолы (около 10–20 г/тонну) и при паровом крекинге нафты (около 14 кг/тонну). При этом целесообразно использовать фракционирующую колонну для удаления возвращающегося непрореагировавшего димера.
Сигматропическая перестановка
Атомы водорода в циклопентадиене подвергаются быстрым [1,5] сигматропным перегруппировкам. Однако перенос гидрида достаточно замедлен при 0 °C, чтобы обеспечить селективное манипулирование алкилированными производными. Еще большей подвижностью обладают производные C5H5E(CH3)3 (E = Si, Ge, Sn), в которых более тяжелый элемент мигрирует между атомами углерода с низкой энергией активации.
Диелс Реакции старения
Циклопентадиен — высокореактивный диен в реакции Дильса-Альдера, поскольку для достижения конформации "конверта" в переходном состоянии требуется минимальное искажение диена по сравнению с другими диенами. Наиболее известным свойством циклопентадиена является его димеризация. Превращение происходит за несколько часов при комнатной температуре, однако мономер можно хранить в течение нескольких дней при температуре −20 °C.
Депротонизация
Соединение необычно кислое (pKa = 16) для углеводорода, что объясняется высокой стабильностью ароматического циклопентадиенильного аниона. Депротонирование можно осуществить с использованием различных оснований, обычно гидрида натрия, металлического натрия и бутиллития. В продаже доступны соли этого аниона, включая циклопентадиенид натрия и циклопентадиенид лития. Они используются для получения циклопентадиенильных комплексов.
Органический синтез
Это было исходным веществом в синтезе додекаэдрана Лео Пакеттом в 1982 году. Первый этап включал редуктивную димеризацию молекулы с образованием дигидрофулваленa, а не простое присоединение с образованием дициклопентадиена.
Применение
Помимо использования в качестве предшественника катализаторов на основе циклопентадиенила, основное коммерческое применение циклопентадиена – это производство комономеров. Полугидрирование дает циклопентен. Реакция Дильса-Альдера с бутадиеном приводит к образованию этилиденнорборнена, который используется в качестве комономера при производстве каучуков ЭПДМ.