El ciclopentadieno es un compuesto orgánico con la fórmula C 5 H 6 . [5] A menudo se abrevia CpH porque el anión ciclopentadienilo se abrevia Cp - .
Nombres | |||
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Nombre IUPAC preferido Ciclopenta-1,3-dieno | |||
Otros nombres | |||
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
Abreviaturas | CPD, HCp | ||
471171 | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.008.033 | ||
Número CE |
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1311 | |||
Malla | 1,3-ciclopentadieno | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
C 5 H 6 | |||
Masa molar | 66,103 g · mol −1 | ||
Apariencia | Líquido incoloro | ||
Olor | irritante, similar a los terpenos [1] | ||
Densidad | 0,786 g cm −3 | ||
Punto de fusion | -90 ° C; −130 ° F; 183 K | ||
Punto de ebullición | 39 a 43 ° C; 102 a 109 ° F; 312 hasta 316 K | ||
insoluble [1] | |||
Presión de vapor | 400 mmHg (53 kPa) [1] | ||
Acidez (p K a ) | dieciséis | ||
Base conjugada | Anión ciclopentadienilo | ||
−44,5 × 10 −6 cm 3 mol −1 | |||
Estructura | |||
Planar [3] | |||
Termoquímica | |||
Capacidad calorífica ( C ) | 115,3 JK −1 mol −1 | ||
Entropía molar estándar ( S | 182,7 JK −1 mol −1 | ||
Peligros | |||
punto de inflamabilidad | 25 ° C (77 ° F; 298 K) | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LC 50 ( concentración media ) | 14.182 ppm (rata, 2 h) 5091 ppm (ratón, 2 h) [4] | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | TWA 75 ppm (200 mg / m 3 ) [1] | ||
REL (recomendado) | TWA 75 ppm (200 mg / m 3 ) [1] | ||
IDLH (peligro inmediato) | 750 ppm [1] | ||
Compuestos relacionados | |||
Hidrocarburos relacionados | Benceno ciclobutadieno ciclopenteno | ||
Compuestos relacionados | Diciclopentadieno | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Este líquido incoloro tiene un olor fuerte y desagradable . A temperatura ambiente, este dieno cíclico se dimeriza en el transcurso de horas para dar diciclopentadieno mediante una reacción de Diels-Alder . Este dímero se puede restaurar calentando para dar el monómero.
El compuesto se utiliza principalmente para la producción de ciclopenteno y sus derivados. Se utiliza popularmente como precursor del anión ciclopentadienilo (Cp - ), un ligando importante en los complejos de ciclopentadienilo en la química organometálica . [6]
Producción y reacciones
La producción de ciclopentadieno generalmente no se distingue de la de diciclopentadieno ya que se interconvierten. Se obtienen a partir de alquitrán de hulla (alrededor de 10 a 20 g / tonelada) y mediante craqueo al vapor de nafta (alrededor de 14 kg / tonelada). [7] Para obtener el monómero de ciclopentadieno, el diciclopentadieno comercial se craquea calentando a unos 180 ° C. El monómero se recoge por destilación y se utiliza poco después. [8]
Reordenamiento sigmatrópico
Los átomos de hidrógeno en ciclopentadieno experimentan rápidos [1,5] turnos -sigmatropic como se indica por 1 H espectros de RMN registrado a diversas temperaturas. [9] Aún más fluxionales son los derivados C 5 H 5 E (CH 3 ) 3 (E = Si , Ge , Sn ), en los que el elemento más pesado migra de carbono a carbono con una barrera de activación baja.
Reacciones de Diels-Alder
El ciclopentadieno es un dieno altamente reactivo en la reacción de Diels-Alder porque se requiere una distorsión mínima del dieno para lograr la geometría envolvente del estado de transición en comparación con otros dienos. [10] Es conocido que el ciclopentadieno se dimeriza. La conversión se produce en horas a temperatura ambiente, pero el monómero se puede almacenar durante días a -20 ° C. [7]
Desprotonación
El compuesto es inusualmente ácido (p K a = 16) para un hidrocarburo , un hecho que se explica por la alta estabilidad del anión ciclopentadienilo aromático , C
5H-
5. La desprotonación se puede lograr con una variedad de bases, típicamente hidruro de sodio, sodio metálico y butil litio . Las sales de este anión están disponibles comercialmente, incluyendo ciclopentadienuro de sodio y ciclopentadienuro de litio . Se utilizan para preparar complejos de ciclopentadienilo .
Derivados de metaloceno
Los metalocenos y los derivados de ciclopentadienilo relacionados se han investigado intensamente y representan una piedra angular de la química organometálica debido a su alta estabilidad. El primer metaloceno caracterizado, el ferroceno , se preparó de la misma forma que se preparan muchos otros metalocenos: combinando derivados de metales alcalinos de la forma MC 5 H 5 con dihaluros de los metales de transición : [12] Como ejemplo típico, el níquelceno se forma al tratar el níquel (II ) cloruro con ciclopentadienuro de sodio en THF . [13]
- NiCl 2 + 2 NaC 5 H 5 → Ni (C 5 H 5 ) 2 + 2 NaCl
Se conocen complejos organometálicos que incluyen tanto el anión ciclopentadienilo como el propio ciclopentadieno, un ejemplo de los cuales es el derivado de rodoceno producido a partir del monómero de rodoceno en disolventes próticos . [14]
Síntesis orgánica
Fue el material de partida en la síntesis de dodecaedrano de Leo Paquette de 1982 . [15] El primer paso implicó la dimerización reductora de la molécula para dar dihidrofulvaleno , no una simple adición para dar diciclopentadieno.
Usos
Además de servir como precursor de los catalizadores basados en ciclopentadienilo, la principal aplicación comercial del ciclopentadieno es como precursor de los comonómeros . La semihidrogenación da ciclopenteno . La reacción de Diels-Alder con butadieno da etiliden norborneno , un comonómero en la producción de cauchos EPDM .
Derivados
El ciclopentadieno puede sustituir uno o más hidrógenos, formando derivados que tienen enlaces covalentes:
- Ciclopentadienos voluminosos
- Calicene
- Ciclopentadienona
- Di- terc- butilciclopentadieno
- Metilciclopentadieno
- Pentametilciclopentadieno
- Pentacianociclopentadieno
La mayoría de estos ciclopentadienos sustituidos también pueden formar aniones y unirse a complejos de ciclopentadienilo .
Ver también
- Aromaticidad
Referencias
- ^ a b c d e f g Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0170" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ William M. Haynes (2016). Manual CRC de Química y Física [ Constantes físicas de compuestos orgánicos ]. 97 . CRC Press / Taylor y Francis. pag. 276 (3-138). ISBN 978-1498754286.
- ^ Faustov, Valery I .; Egorov, Mikhail P .; Nefedov, Oleg M .; Molin, Yuri N. (2000). "Cálculos ab initio G2 y DFT sobre afinidad electrónica de ciclopentadieno, silole, germole y sus análogos 2,3,4,5-tetrafenil sustituidos: estructura, estabilidad y parámetros EPR de los aniones radicales". Phys. Chem. Chem. Phys . 2 (19): 4293–4297. Código Bibliográfico : 2000PCCP .... 2.4293F . doi : 10.1039 / b005247g .
- ^ "Ciclopentadieno" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ LeRoy H. Scharpen y Victor W. Laurie (1965): "Estructura del ciclopentadieno". The Journal of Chemical Physics , volumen 43, número 8, páginas 2765-2766. doi : 10.1063 / 1.1697207
- ^ Hartwig, JF (2010). Química de metales de organotransición: de la unión a la catálisis . Nueva York, NY: University Science Books. ISBN 978-1-891389-53-5.
- ^ a b Hönicke, Dieter; Födisch, Ringo; Claus, Peter; Olson, Michael. "Ciclopentadieno y ciclopenteno". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH.
- ^ Moffett, Robert Bruce (1962). "Ciclopentadieno y 3-Clorociclopenteno" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 4 , p. 238
- ^ Streitwieser, A .; Heathcock, CH ; Kosower, EM (1998). Introducción a la química orgánica (4ª ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall.[ Falta el ISBN ]
- ^ Levandowski, Brian; Houk, Ken (2015). "Análisis teórico de patrones de reactividad en reacciones de Diels-Alder de ciclopentadieno, ciclohexadieno y cicloheptadieno con dienophiles simétricos y asimétricos". J. Org. Chem. 80 (7): 3530–3537. doi : 10.1021 / acs.joc.5b00174 . PMID 25741891 .
- ^ Fischer, EO ; Wawersik, H. (1966). "Über Aromatenkomplexe von Metallen: LXXXVIII. Über Monomeres und Dimeres Dicyclopentadienylrhodium und Dicyclopentadienyliridium und Über Ein Neues Verfahren Zur Darstellung Ungeladener Metall-Aromaten-Komplexe" [Sobre complejos aromáticos de metales VIII. Sobre diciclopentadienilrodio monomérico y dimérico y diciclopentadieniliridio, y un nuevo método para representar complejos aromáticos de metales no cargados]. J. Organomet. Chem. (en alemán). 5 (6): 559–567. doi : 10.1016 / S0022-328X (00) 85160-8 .
- ^ Girolami, GS; Rauchfuss, TB; Angelici, RJ (1999). Síntesis y técnica en química inorgánica . Mill Valley, CA: University Science Books. ISBN 0-935702-48-2.
- ^ Jolly, WL (1970). La síntesis y caracterización de compuestos inorgánicos . Englewood Cliffs, Nueva Jersey: Prentice-Hall. ISBN 0-13-879932-6.
- ^ Kolle, U .; Grub, J. (1985). "Permetilmetaloceno: 5. Reacciones de cationes decametilrutenio". J. Organomet. Chem. 289 (1): 133-139. doi : 10.1016 / 0022-328X (85) 88034-7 .
- ^ Paquette, LA ; Wyvratt, MJ (1974). "Reacciones de Domino Diels-Alder. I. Aplicaciones a la construcción rápida de sistemas ciclopentanoides polifundidos". Mermelada. Chem. Soc. 96 (14): 4671–4673. doi : 10.1021 / ja00821a052 .
- ^ Reiners, Matthis; Ehrlich, Nico; Walter, Marc D. (2018). Síntesis de 1,3,5-tri- terc -Butylcyclopenta-1,3-dieno y su metal Complejos Na {1,2,4- (Me 3 C) 3 C 5 H 2 } y Mg { η 5 -1, 2,4- (Me 3 C) 3 C 5 H 2 ) 2 . Síntesis inorgánica. 37 . pag. 199. doi : 10.1002 / 9781119477822.ch8 .
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0857
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos