سيكلوبنتاديين

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

السيكلوبنتاديين هو مركب عضوي صيغته C5H6 . [ 6 ] وغالبًا ما يتم اختصاره إلى CpH لأن أنيون السيكلوبنتادينيل يتم اختصاره إلى Cp− .

يتميز هذا السائل عديم اللون برائحة قوية كريهة . عند درجة حرارة الغرفة، يتحد هذا الدايين الحلقي مع جزيء ثنائي خلال ساعات ليعطي ثنائي حلقي البنتاديين عبر تفاعل ديلز-ألدر . يمكن تسخين هذا الدايمر لتحفيز التكسير الحراري وإعادة تكوين المونومر من خلال تفاعل ديلز-ألدر العكسي.

يُستخدم هذا المركب بشكل أساسي في إنتاج السيكلوبنتين ومشتقاته. ويُستخدم على نطاق واسع كمادة أولية لأنيون السيكلوبنتادينيل (Cp− ) ، وهو ربيطة مهمة في معقدات السيكلوبنتادينيل في الكيمياء العضوية الفلزية . [ 7 ]

الإنتاج والتفاعلات

مونومر سيكلوبنتاديين في حمام جليدي

لا يُفرّق عادةً بين إنتاج السيكلوبنتاديين وثنائي السيكلوبنتاديين، إذ يتحولان إلى بعضهما البعض. يُستخلصان من قطران الفحم (حوالي 10-20  غ/ طن ) ومن تكسير النفتا بالبخار ( حوالي 14  كغ/طن). [ 8 ] وللحصول على مونومر السيكلوبنتاديين، يُكسّر ثنائي السيكلوبنتاديين التجاري بالتسخين إلى حوالي 180  درجة مئوية. يُجمع المونومر بالتقطير ويُستخدم بعد ذلك مباشرةً. [ 9 ] يُنصح باستخدام نوع من أعمدة التقطير التجزيئي عند القيام بذلك، لإزالة ثنائي السيكلوبنتاديين غير المتكسر المتصاعد.

إعادة ترتيب سيغماتروبي

تخضع ذرات الهيدروجين في سيكلوبنتاديين لانتقالات سيغماتروبية سريعة من النوع [1,5] . ومع ذلك، فإن انتقال الهيدريد بطيء بما يكفي عند درجة حرارة 0  مئوية للسماح بمعالجة المشتقات الألكيلية بشكل انتقائي. [ 10 ]

تنتهي مجموعة الميثوكسي فقط على جسر الميثيلين، لأن إضافة ديلز-ألدر عند -55 درجة مئوية  تحدث بشكل أسرع بكثير من التحول السيغماتروبي (مقتبس من التخليق الكلي لبروستاجلاندين F2α لكوري ) [ 10 ]

أما المشتقات C 5 H 5 E(CH 3 ) 3 (E = Si , Ge , Sn ) فهي أكثر ديناميكية ، حيث ينتقل العنصر الأثقل من الكربون إلى الكربون بحاجز تنشيط منخفض.

تفاعلات ديلز-ألدر

يُعدّ السيكلوبنتاديين ثنائيًا شديد التفاعل في تفاعل ديلز-ألدر ، إذ يتطلب الوصول إلى الشكل الهندسي المغلف لحالة الانتقال تشوهًا طفيفًا في بنيته مقارنةً بالثنائيات الأخرى. [ 11 ] ومن المعروف أن السيكلوبنتاديين يتحد لتكوين ثنائي. ويحدث هذا التحول في غضون ساعات عند درجة حرارة الغرفة، بينما يمكن تخزين المونومر لعدة أيام عند درجة حرارة -20  درجة مئوية. [ 8 ]

نزع البروتون

يتميز هذا المركب بحموضة غير عادية (pKa = 16) بالنسبة للهيدروكربونات، وذلك بسبب الاستقرار العالي لأنيون السيكلوبنتادينيل العطري ، C يمكن تحقيق نزع البروتونباستخدام مجموعة متنوعة من القواعد، عادةًهيدريد الصوديوم ،وفلز الصوديوم، وبوتيل الليثيوم .تتوفر أملاح هذا الأنيون تجاريًا، بما في ذلكسيكلوبنتاديينيدالصوديوموسيكلوبنتاديينيدالليثيوم. تُستخدم هذه الأملاح لتحضيرمعقدات السيكلوبنتادينيل .

مشتقات الميتالوسين

حظيت الميتالوسينات ومشتقاتها من السيكلوبنتادينيل باهتمام بحثي مكثف، وهي تُعدّ حجر الزاوية في الكيمياء العضوية الفلزية نظرًا لاستقرارها العالي. وقد تم تحضير أول ميتالوسين تم توصيفه، وهو الفيروسين ، بنفس طريقة تحضير العديد من الميتالوسينات الأخرى، وذلك بدمج مشتقات الفلزات القلوية من الصيغة MC₅H₅ مع ثنائي هاليدات الفلزات الانتقالية : [ 12 ] وكمثال نموذجي، يتكون النيكلوسين عند معالجة كلوريد النيكل (II) بسيكلوبنتاديينيد الصوديوم في رباعي هيدروفيوران (THF) . [ 13 ]

NiCl 2 + 2 NaC 5 H 5 → Ni(C 5 H 5 ) 2 + 2 NaCl

من المعروف وجود معقدات عضوية فلزية تتضمن كلاً من أنيون السيكلوبنتادينيل والسيكلوبنتاديين نفسه، ومن الأمثلة على ذلك مشتق الرودوسين الناتج من مونومر الرودوسين في المذيبات البروتونية . [ 14 ]

التخليق العضوي

كانت المادة الأولية في عملية تركيب دوديكاهيدران التي قام بها ليو باكيت عام 1982. [ 15 ] تضمنت الخطوة الأولى عملية الاختزال الثنائي للجزيء لإعطاء ثنائي هيدروفولفالين ، وليس إضافة بسيطة لإعطاء ثنائي سيكلوبنتاديين.

بداية عملية تخليق الدوديكاهيدران التي قام بها باكييت عام 1982. لاحظ عملية التماثل الثنائي لسيكلوبنتاديين في الخطوة  1 إلى ثنائي هيدروفولفالين.

الاستخدامات

إلى جانب استخدامه كمادة أولية للمحفزات القائمة على السيكلوبنتادينيل، يتمثل التطبيق التجاري الرئيسي للسيكلوبنتاديين في استخدامه كمادة أولية للمونومرات المشتركة . ينتج عن الهدرجة الجزئية السيكلوبنتين . ويؤدي تفاعل ديلز-ألدر مع البيوتاديين إلى إنتاج إيثيليدين نوربورنين ، وهو مونومر مشترك يُستخدم في إنتاج مطاط EPDM .

المشتقات

بنية t - Bu3C5H3 ، وهو مركب حلقي خماسي ضخم نموذجي [ 16 ]

يمكن أن يحل السيكلوبنتاديين محل ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر، مكوناً مشتقات ذات روابط تساهمية:

يمكن لمعظم هذه السيكلوبنتاديينات المستبدلة أن تشكل أيضًا أنيونات وترتبط بمركبات السيكلوبنتادينيل .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0170" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  2. ↑ ويليام م. هاينز (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء [ الثوابت الفيزيائية للمركبات العضوية ] . المجلد 97. مطبعة سي آر سي/تايلور وفرانسيس. ص 276 (3-138). ISBN   978-1498754286.
  3. 1 2 3 ويليام م. هاينز؛ ديفيد ر. ليد؛ توماس ج. برونو، محرران (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء : كتاب مرجعي سريع للبيانات الكيميائية والفيزيائية (2016-2017، الطبعة 97). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. ISBN   978-1-4987-5428-6. OCLC 930681942 . 
  4. ↑ فاوستوف، فاليري إي؛ إيغوروف، ميخائيل ب؛ نيفيدوف، أوليغ م؛ مولين، يوري ن. (2000). "حسابات G2 وDFT الأولية على ألفة الإلكترون لسيكلوبنتاديين، وسيلول، وجيرمول، ونظائرها المستبدلة بـ 2،3،4،5-رباعي فينيل: البنية، والاستقرار، ومعاملات الرنين المغناطيسي الإلكتروني للأنيونات الجذرية". فيزياء كيميائية. كيمياء فيزيائية . 2 (19): 4293-4297 . Bibcode : 2000PCCP....2.4293F . doi : 10.1039/b005247g .
  5. ↑ "سيكلوبنتاديين" . تركيزات تشكل خطراً فورياً على الحياة أو الصحة . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية .
  6. ↑ شاربن، ليروي هـ.؛ لوري، فيكتور و. (15 أكتوبر 1965). "بنية السيكلوبنتاديين" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 43 (8): 2765-2766 . Bibcode : 1965JChPh..43.2765S . doi : 10.1063/1.1697207 . ISSN 0021-9606 . 
  7. ↑ هارتويغ، جيه إف (2010). كيمياء الفلزات الانتقالية العضوية: من الترابط إلى التحفيز . نيويورك، نيويورك: منشورات جامعة العلوم. ISBN 978-1-891389-53-5.
  8. 1 2 هونيك، ديتر؛ فوديش، رينجو؛ كلاوس، بيتر؛ أولسون، مايكل. "السيكلوبنتاديين والسيكلوبنتين". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a08_227 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  9. ↑ موفيت، روبرت بروس (1962). "سيكلوبنتاديين و3-كلوروسيكلوبنتين" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 4، صفحة 238  .
  10. 1 2 كوري، إي جيه؛ وينشينكر، نيو مكسيكو؛ شاف، المعارف التقليدية؛ هوبر، دبليو (1969). "توليف البروستاجلاندين الذي يتم التحكم فيه بالستيريو F-2a و E-2 (dl)". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 91 (20): 5675-5677 . دوى : 10.1021 / ja01048a062 . بميد 5808505 . 
  11. ↑ ليفاندوفسكي، برايان؛ هوك، كين (2015). "التحليل النظري لأنماط التفاعل في تفاعلات ديلز-ألدر لمركبات سيكلوبنتاديين، وسيكلوهيكساديين، وسيكلوهيبتادين مع ديينوفيلات متناظرة وغير متناظرة". مجلة الكيمياء العضوية 80 (7): 3530-3537 . doi : 10.1021/acs.joc.5b00174 . PMID 25741891 . 
  12. ↑ جيرولامي، جي إس ؛ راوخفوس، تي بي؛ أنجيليسي، آر جيه (1999). التخليق والتقنية في الكيمياء غير العضوية . ميل فالي، كاليفورنيا: منشورات جامعة العلوم. ISBN 0-935702-48-2.
  13. ↑ جولي، دبليو إل (1970). تركيب وتوصيف المركبات غير العضوية . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 0-13-879932-6.
  14. ↑ كول، يو.؛ جروب، ج. (1985). "بيرميثيل ميتالوسين: 5. تفاعلات كاتيونات ديكاميثيل روثينيوم". مجلة الكيمياء العضوية المعدنية 289 (1): 133-139 . doi : 10.1016/0022-328X(85)88034-7 .
  15. ↑ باكيت، إل إيه ؛ ويفرات، إم جيه (1974). "تفاعلات ديلز-ألدر المتسلسلة. الجزء الأول: تطبيقات في البناء السريع لأنظمة السيكلوبنتانويد متعددة الاندماج". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 96 (14): 4671-4673 . Bibcode : 1974JAChS..96.4671P . doi : 10.1021/ja00821a052 .
  16. ↑ راينرز، ماتيس؛ إيرليخ، نيكو؛ والتر، مارك د. (2018). "تخليق مركبات مختارة من الفلزات الانتقالية وعناصر المجموعة الرئيسية مع تطبيقات تركيبية". التخليق غير العضوي . المجلد 37. ص 199. doi : 10.1002/9781119477822.ch8 . ISBN   978-1-119-47782-2. S2CID 105376454 .