El ciclopentadieno es un compuesto orgánico de fórmula C 5 H 6 . [6] A menudo se abrevia CpH porque el anión ciclopentadienilo se abrevia Cp − .
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 . [7]
La producción de ciclopentadieno generalmente no se distingue de la de diciclopentadieno ya que se interconvierten. Se obtienen a partir del alquitrán de hulla (alrededor de 10 a 20 g/ t ) y del craqueo con vapor de nafta (alrededor de 14 kg/t). [8] Para obtener monómero de ciclopentadieno, el diciclopentadieno comercial se craquea calentándolo a unos 180 °C. El monómero se recoge por destilación y se utiliza poco después. [9] Es aconsejable utilizar algún tipo de columna de fraccionamiento al hacer esto, para eliminar el dímero no craqueado en reflujo.
Los átomos de hidrógeno del ciclopentadieno experimentan rápidos cambios [1,5] -sigmatrópicos . Sin embargo, el desplazamiento del hidruro es suficientemente lento a 0 °C para permitir la manipulación selectiva de los derivados alquilados. [10]
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.
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. [11] Es famoso 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. [8]
El compuesto es inusualmente ácido (p K a = 16) para un hidrocarburo , hecho explicado 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, incluido el ciclopentadienuro de sodio y el ciclopentadienuro de litio . Se utilizan para preparar complejos de ciclopentadienilo .
Los metalocenos y derivados de ciclopentadienilo relacionados han sido intensamente investigados 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 manera que se preparan muchos otros metalocenos combinando derivados de metales alcalinos de la forma MC 5 H 5 con dihaluros de metales de transición : [12] Como ejemplo típico, el níqueloceno se forma al tratar níquel (II) cloruro con ciclopentadienuro de sodio en THF . [13]
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]
Fue el material de partida en la síntesis de dodecaedrano realizada por Leo Paquette en 1982 . [15] El primer paso implicó la dimerización reductora de la molécula para dar dihidrofulvaleno , no una simple adición para dar diciclopentadieno.
Además de servir como precursor de catalizadores a base de ciclopentadienilo, la principal aplicación comercial del ciclopentadieno es como precursor de comonómeros . La semihidrogenación da ciclopenteno . La reacción de Diels-Alder con butadieno da etiliden-norborneno , un comonómero en la producción de cauchos EPDM .
El ciclopentadieno puede sustituir uno o más hidrógenos, formando derivados que tienen enlaces covalentes:
La mayoría de estos ciclopentadienos sustituidos también pueden formar aniones y unirse a complejos de ciclopentadienilo .