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环戊二烯

五月 13, 2023

环戊二烯（英語：cyclopentadiene），有时会称为茂[註 1]化氢（CpH）[來源請求][註 2]，是五个碳的环状二烯烃，分子式为C5H6。环戊二烯室温下为无色液体，具有强烈的刺激性气味。在室温时会发生狄尔斯-阿尔德反应，迅速聚合生成二聚环戊二烯，二聚体加热又可分解为环戊二烯。环戊二烯不溶于水，易溶于乙醚、苯等溶剂。 环戊二烯基可以简写为Cp。

环戊二烯
系统名
Cyclopenta-1,3-diene[1]
别名 茂、CPD
识别
缩写 CPD, HCp
CAS号 542-92-7  
PubChem 7612
ChemSpider 7330
SMILES
InChI
InChIKey ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYAI
Beilstein 471171
Gmelin 1311
EINECS 208-835-4
ChEBI 30664
RTECS GY1000000
MeSH 1,3-cyclopentadiene
性质
化学式 C5H6
摩尔质量 66.1 g·mol−1
精确质量 66.046950192 g mol-1
外观 无色液体
密度 786 mg cm-3
熔点 -90 °C（183 K）
沸点 39-43 °C（312-316 K）
pKa 16
pKb -2
结构
分子构型 平面型[2]
热力学
S⦵298K 182.7 J K-1 mol-1
热容 115.3 J K-1 mol-1
危险性
欧盟危险性符号
易燃 F
有害 Xn
危害环境N
警示术语 R：R11-R20/22-R36/37/38-R51/53
安全术语 S：S2-S36/37-S61
GHS危险性符号
GHS提示词 危险
H-术语 225-301-311-332-371
闪点 25 °C
MAK 不固定[3]
相关物质
相关碳氢化合物 苯、环丁二烯
相关化学品 二聚环戊二烯
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备及相关反应

 
试管中的环戊二烯，置于冰水中。

环戊二烯制备时通常与二聚物混合在一起，并且可以相互转化。工业上，从煤焦油（约10-20g/t）和石脑油（约14kg/t）[4]蒸汽裂解而来[5]。

σ迁移重排

主条目：σ迁移反应

环戊二烯结构中发生的[1,5]-σ氢迁移非常迅速 [6]，其单取代衍生物如C5H5E(CH3)3（E= Si, Ge, Sn）的迁移更加迅速，甚至难以分离出其不同的立体异构体，进行相关的反应时也可能因此得到许多异构体混合的产物。

Diels-Alder反应

主条目：Diels-Alder反应

环戊二烯是一种典型、活性的D-A反应二烯体[7]。环戊二烯在室温下会自发的发生Diels-Alder反应形成二聚体，单体在-20 °C时可以保存数日[4]。

去质子化

环戊二烯有一定酸性（pKa = 16），这可以用去质子化后得到高稳定性的芳香族环戊二烯阴离子Cp−来解释。去质子化反应可以使用氢化钠、金属钠和丁基锂来进行，得到的阴离子盐如环戊二烯基钠、环戊二烯基锂可以用于制备茂基配合物。

茂金属

主条目：茂金属
 
[(η5-C5H5)Rh(η4-C5H6)]是一种18电子的、拥有复合哈普托数的二茂铑衍生物[8]。

茂金属与相关的环戊二烯基衍生物的研究较多，因为其稳定性也成为了重要和代表性的有机金属化合物。二茂铁是最早被表征出来的茂金属，也因其结构被称为夹心配合物。此类衍生物可以通过环戊二烯的阴离子盐与过渡金属卤化物在THF中反应制备[9] [10]：

NiCl2 + 2 NaC5H5 → Ni(C5H5)2 + 2 NaCl

由环戊二烯和环戊二烯阴离子组合而成的夹心配合物也已经被制备得到，二茂铑衍生物（(η4-环戊二烯)( η5-环戊二烯基)铑(I)）是其代表，可以由硼氢化钠在乙醇水溶液中还原Rh(C5H5)2衍生物得到[11][12]。

有机合成

1982年，Leo Paquette（英语：Leo Paquette）使用环戊二烯作为原料成功合成了正十二面体烷 [13]：

 
环戊二烯合成正十二面体烷。

用途

环戊二烯可以作为合成茂金属及其衍生物的前体，也可以用于合成橡胶，主要的商业用途是作为共聚单体和有机合成中间体。环戊二烯可以与烯烃发生Diels-Alder反应，得到的衍生物用途广泛，如与乙烯加成得到降冰片烯。环戊二烯卤代后得到的六氯环戊二烯是杀虫剂、农药、阻燃剂、染料的前体。

备注

  1. ^ 字源自以戊代五，惯用“艹”作为有机化合物偏旁。
  2. ^ 然而茂化氢即不是离子化合物也不是杂环化合物，不具有芳香性。

参见

外部連結

  • International Chemical Safety Card 0857 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards （页面存档备份，存于互联网档案馆）

参考文献

  1. ^ 1,3-cyclopentadiene - Compound Summary. PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. 16 September 2004 [8 October 2011]. （原始内容于2012-02-02）. 
  2. ^ Valery I. Faustov, Mikhail P. Egorov, Oleg M. Nefedov and Yuri N. Molin. Ab initio G2 and DFT calculations on electron affinity of cyclopentadiene, silole, germole and their 2,3,4,5-tetraphenyl substituted analogs : structure, stability and EPR parameters of the radical anions. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2 (19): 4293–4297. doi:10.1039/b005247g. 
  3. ^ Record of CAS RN 542-92-7 in the GESTIS Substance Database from the IFA（英语：Institute for Occupational Safety and Health）.
  4. ^ 4.0 4.1 Hönicke, Dieter; Födisch, Ringo; Claus, Peter; Olson, Michael, Cyclopentadiene and Cyclopentene, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005 
  5. ^ Moffett, Robert Bruce (1962). "Cyclopentadiene and 3-Chlorocyclopentene". Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 238. 
  6. ^ Streitwieser, A.; Heathcock, C. H.; Kosower, E. M. Introduction to Organic Chemistry 4th. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. 1998. 
  7. ^ Levandowski, Brian; Houk, Ken. Theoretical Analysis of Reactivity Patterns in Diels–Alder Reactions of Cyclopentadiene, Cyclohexadiene, and Cycloheptadiene with Symmetrical and Unsymmetrical Dienophiles.. J. Org. Chem. 2015, 80 (7): 3530–3537. PMID 25741891. doi:10.1021/acs.joc.5b00174. 
  8. ^ Fischer, E. O.; Wawersik, H. Über Aromatenkomplexe von Metallen: LXXXVIII. Über Monomeres und Dimeres Dicyclopentadienylrhodium und Dicyclopentadienyliridium und Über Ein Neues Verfahren Zur Darstellung Ungeladener Metall-Aromaten-Komplexe [On aromatic complexes of metals: LXXXVIII. On monomeric and dimeric dicyclopentadienylrhodium and dicyclopentadienyliridium, and a new method to represent uncharged metal–aromatic complexes]. J. Organomet. Chem. 1966, 5 (6): 559–567. doi:10.1016/S0022-328X(00)85160-8 （德语）. 
  9. ^ Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B.; Angelici, R. J. Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry. Mill Valley, CA: University Science Books. 1999. ISBN 0-935702-48-2. 
  10. ^ Jolly, W. L. The Synthesis and Characterization of Inorganic Compounds. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. 1970. ISBN 0-13-879932-6. 
  11. ^ Green, M. L. H.; Pratt, L.; Wilkinson, G. 760. A New Type of Transition Metal–Cyclopentadiene Compound. Journal of the Chemical Society. 1959: 3753–3767. doi:10.1039/JR9590003753. 
  12. ^ Kolle, U.; Grub, J. Permethylmetallocene: 5. Reactions of Decamethylruthenium Cations. J. Organomet. Chem. 1985, 289 (1): 133–139. doi:10.1016/0022-328X(85)88034-7. 
  13. ^ Paquette, L. A.; Wyvratt, M. J. Domino Diels–Alder reactions. I. Applications to the rapid construction of polyfused cyclopentanoid systems. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96 (14): 4671–4673. doi:10.1021/ja00821a052. 


五月 13, 2023
环戊二烯, 英語, cyclopentadiene, 有时会称为茂, 化氢, 來源請求, 是五个碳的环状二烯烃, 分子式为c5h6, 室温下为无色液体, 具有强烈的刺激性气味, 在室温时会发生狄尔斯, 阿尔德反应, 迅速聚合生成二聚, 二聚体加热又可分解为, 不溶于水, 易溶于乙醚, 苯等溶剂, 基可以简写为cp, 系统名cyclopenta, diene, 别名, cpd识别缩写, hcpcas号, pubchem, 7612chemspider, 7330smiles, c1inchi, c5h6, 5h2in. 环戊二烯 英語 cyclopentadiene 有时会称为茂 註 1 化氢 CpH 來源請求 註 2 是五个碳的环状二烯烃 分子式为C5H6 环戊二烯室温下为无色液体 具有强烈的刺激性气味 在室温时会发生狄尔斯 阿尔德反应 迅速聚合生成二聚环戊二烯 二聚体加热又可分解为环戊二烯 环戊二烯不溶于水 易溶于乙醚 苯等溶剂 环戊二烯基可以简写为Cp 环戊二烯系统名Cyclopenta 1 3 diene 1 别名 茂 CPD识别缩写 CPD HCpCAS号 542 92 7 PubChem 7612ChemSpider 7330SMILES C1C CC C1InChI 1 C5H6 c1 2 4 5 3 1 h1 4H 5H2InChIKey ZSWFCLXCOIISFI UHFFFAOYAIBeilstein 471171Gmelin 1311EINECS 208 835 4ChEBI 30664RTECS GY1000000MeSH 1 3 cyclopentadiene性质化学式 C5H6摩尔质量 66 1 g mol 1精确质量 66 046950192 g mol 1外观 无色液体密度 786 mg cm 3熔点 90 C 183 K 沸点 39 43 C 312 316 K pKa 16pKb 2结构分子构型 平面型 2 热力学S 298K 182 7 J K 1 mol 1热容 115 3 J K 1 mol 1危险性欧盟危险性符号易燃 F有害 Xn危害环境N警示术语 R R11 R20 22 R36 37 38 R51 53安全术语 S S2 S36 37 S61GHS危险性符号GHS提示词 危险H 术语 225 301 311 332 371闪点 25 CMAK 不固定 3 相关物质相关碳氢化合物 苯 环丁二烯相关化学品 二聚环戊二烯若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 目录 1 制备及相关反应 1 1 s迁移重排 1 2 Diels Alder反应 1 3 去质子化 1 4 茂金属 1 5 有机合成 2 用途 3 备注 4 参见 5 外部連結 6 参考文献制备及相关反应 编辑 试管中的环戊二烯 置于冰水中 环戊二烯制备时通常与二聚物混合在一起 并且可以相互转化 工业上 从煤焦油 约10 20g t 和石脑油 约14kg t 4 蒸汽裂解而来 5 s迁移重排 编辑 主条目 s迁移反应 环戊二烯结构中发生的 1 5 s氢迁移非常迅速 6 其单取代衍生物如C5H5E CH3 3 E Si Ge Sn 的迁移更加迅速 甚至难以分离出其不同的立体异构体 进行相关的反应时也可能因此得到许多异构体混合的产物 Diels Alder反应 编辑 主条目 Diels Alder反应 环戊二烯是一种典型 活性的D A反应二烯体 7 环戊二烯在室温下会自发的发生Diels Alder反应形成二聚体 单体在 20 C时可以保存数日 4 去质子化 编辑 环戊二烯有一定酸性 pKa 16 这可以用去质子化后得到高稳定性的芳香族环戊二烯阴离子Cp 来解释 去质子化反应可以使用氢化钠 金属钠和丁基锂来进行 得到的阴离子盐如环戊二烯基钠 环戊二烯基锂可以用于制备茂基配合物 茂金属 编辑 主条目 茂金属 h5 C5H5 Rh h4 C5H6 是一种18电子的 拥有复合哈普托数的二茂铑衍生物 8 茂金属与相关的环戊二烯基衍生物的研究较多 因为其稳定性也成为了重要和代表性的有机金属化合物 二茂铁是最早被表征出来的茂金属 也因其结构被称为夹心配合物 此类衍生物可以通过环戊二烯的阴离子盐与过渡金属卤化物在THF中反应制备 9 10 NiCl2 2 NaC5H5 Ni C5H5 2 2 NaCl由环戊二烯和环戊二烯阴离子组合而成的夹心配合物也已经被制备得到 二茂铑衍生物 h4 环戊二烯 h5 环戊二烯基 铑 I 是其代表 可以由硼氢化钠在乙醇水溶液中还原Rh C5H5 2衍生物得到 11 12 有机合成 编辑 1982年 Leo Paquette 英语 Leo Paquette 使用环戊二烯作为原料成功合成了正十二面体烷 13 环戊二烯合成正十二面体烷 用途 编辑环戊二烯可以作为合成茂金属及其衍生物的前体 也可以用于合成橡胶 主要的商业用途是作为共聚单体和有机合成中间体 环戊二烯可以与烯烃发生Diels Alder反应 得到的衍生物用途广泛 如与乙烯加成得到降冰片烯 环戊二烯卤代后得到的六氯环戊二烯是杀虫剂 农药 阻燃剂 染料的前体 备注 编辑 字源自以戊代五 惯用 艹 作为有机化合物偏旁 然而茂化氢即不是离子化合物也不是杂环化合物 不具有芳香性 参见 编辑环戊二烯酮 二聚环戊二烯 甲基环戊二烯 英语 Methylcyclopentadiene 五甲基环戊二烯 茂金属 1 2 3 4 5 五 4 丁基苯基 1 3 环戊二烯外部連結 编辑International Chemical Safety Card 0857 页面存档备份 存于互联网档案馆 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 页面存档备份 存于互联网档案馆 参考文献 编辑 1 3 cyclopentadiene Compound Summary PubChem Compound USA National Center for Biotechnology Information 16 September 2004 8 October 2011 原始内容存档于2012 02 02 Valery I Faustov Mikhail P Egorov Oleg M Nefedov and Yuri N Molin Ab initio G2 and DFT calculations on electron affinity of cyclopentadiene silole germole and their 2 3 4 5 tetraphenyl substituted analogs structure stability and EPR parameters of the radical anions Phys Chem Chem Phys 2000 2 19 4293 4297 doi 10 1039 b005247g Record of CAS RN 542 92 7 in the GESTIS Substance Database from the IFA 英语 Institute for Occupational Safety and Health 4 0 4 1 Honicke Dieter Fodisch Ringo Claus Peter Olson Michael Cyclopentadiene and Cyclopentene Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Weinheim Wiley VCH 2005 Moffett Robert Bruce 1962 Cyclopentadiene and 3 Chlorocyclopentene Org Synth Coll Vol 4 238 Streitwieser A Heathcock C H Kosower E M Introduction to Organic Chemistry 4th Upper Saddle River NJ Prentice Hall 1998 Levandowski Brian Houk Ken Theoretical Analysis of Reactivity Patterns in Diels Alder Reactions of Cyclopentadiene Cyclohexadiene and Cycloheptadiene with Symmetrical and Unsymmetrical Dienophiles J Org Chem 2015 80 7 3530 3537 PMID 25741891 doi 10 1021 acs joc 5b00174 Fischer E O Wawersik H Uber Aromatenkomplexe von Metallen LXXXVIII Uber Monomeres und Dimeres Dicyclopentadienylrhodium und Dicyclopentadienyliridium und Uber Ein Neues Verfahren Zur Darstellung Ungeladener Metall Aromaten Komplexe On aromatic complexes of metals LXXXVIII On monomeric and dimeric dicyclopentadienylrhodium and dicyclopentadienyliridium and a new method to represent uncharged metal aromatic complexes J Organomet Chem 1966 5 6 559 567 doi 10 1016 S0022 328X 00 85160 8 德语 Girolami G S Rauchfuss T B Angelici R J Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry Mill Valley CA University Science Books 1999 ISBN 0 935702 48 2 Jolly W L The Synthesis and Characterization of Inorganic Compounds Englewood Cliffs NJ Prentice Hall 1970 ISBN 0 13 879932 6 Green M L H Pratt L Wilkinson G 760 A New Type of Transition Metal Cyclopentadiene Compound Journal of the Chemical Society 1959 3753 3767 doi 10 1039 JR9590003753 Kolle U Grub J Permethylmetallocene 5 Reactions of Decamethylruthenium Cations J Organomet Chem 1985 289 1 133 139 doi 10 1016 0022 328X 85 88034 7 Paquette L A Wyvratt M J Domino Diels Alder reactions I Applications to the rapid construction of polyfused cyclopentanoid systems J Am Chem Soc 1974 96 14 4671 4673 doi 10 1021 ja00821a052 取自 https zh wikipedia org w index php title 环戊二烯 amp oldid 77160760, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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