Cyclopentadiënylnatrium

Cyclopentadiënylnatrium
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van cyclopentadienylnatrium
Molecuulmodel van cyclopentadienylnatrium
Algemeen
Molecuulformule C5H5Na
IUPAC-naam cyclopentadiënylnatrium
Molmassa 88,08 g/mol
SMILES
[Na+].c1[c-]ccc1
CAS-nummer 4984-82-1
EG-nummer 225-636-8
PubChem 78681
Wikidata Q2632721
Goed oplosbaar in THF
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Cyclopentadiënylnatrium is een organonatriumverbinding met als brutoformule C5H5Na. De verbinding wordt vaak afgekort tot CpNa, waarbij Cp voor het anion van cyclopentadieen staat (cyclopentadiënyl).[1] Cyclopentadiënylnatrium is een in de organometaalchemie veel gebruikt intermediair om de cyclopentadiënyl-ligand in een coördinatieverbinding in te voeren.

Synthese

Cyclopentadiënylnatrium is commercieel beschikbaar als oplossing in THF. Het wordt bereid door cyclopentadieen met metallisch natrium te laten reageren:[2]

2 Na + 2 C 5 H 6 ⟶ 2 C 5 H 5 Na + H 2 {\displaystyle {\ce {2Na + 2C5H6 -> 2C5H5Na + H2}}}

De reactie wordt tegenwoordig doorgaans uitgevoerd door een suspensie van gesmolten natrium in dicyclopentadieen te verwarmen.[3] Eerder werd het natrium in de vorm van natriumdraad of natriumpoeder (een fijne suspensie ontstaan uit snel geroerd natrium in refluxende xyleen).[4][5]

Naast metallisch natrium wordt ook gebruikgemaakt van natriumhydride:[6]

NaH + C 5 H 6 ⟶ C 5 H 5 Na + H 2 {\displaystyle {\ce {NaH + C5H6 -> C5H5Na + H2}}}

In de eerste publicaties over cyclopentadiënylnatrium werden Grignard-reagentia als base gebruikt. Het gebruik van dergelijke sterke basen is niet noodzakelijk: met een pKawaarde van 15 kan cyclopentadieen door een groot aantal reagentia gedeprotoneerd worden.

De moleculaire vorm van cyclopentadiënylnatrium is sterk afhankelijk van het oplosmiddel. Bij het beschrijven van een synthese wordt het reagens meestal als zout weergegeven: Na+C5H5−. Kristallijn en oplosmiddelvrij cyclopentadiënylnatrium is een meervoudige sandwichverbinding waarin een alternerende rij van Na+-ionen en cyclopentodiënyl-liganden voorkomt.[7] In oplossingen met Lewisbasen wordt cyclopentadiënylnatrium sterk gesolvateerd, vooral op het alkalimetaal. Deze solvatatie is zo sterk dat zelfs het TMEDA-adduct als stabiele stof geïsoleerd kan worden.[8]

Toepassingen

Cyclopentadiënylnatrium is een standaard reagens in de synthese van metallocenen, zoals ferroceen:[4]

2 C 5 H 5 Na + FeCl 2 ⟶ Fe ( C 5 H 5 ) + 2 NaCl {\displaystyle {\ce {2C5H5Na + FeCl2 -> Fe(C5H5) + 2NaCl}}}

Een gelijkaardige reactie treedt op bij de vorming van zirkonoceendichloride:[9]

ZrCl 4 + 2 C 5 H 5 Na ⟶ Zr ( C 5 H 5 ) 2 Cl 2 + 2 NaCl {\displaystyle {\ce {ZrCl4 + 2C5H5Na -> Zr(C5H5)2Cl2 + 2NaCl}}}
Bronnen, noten en/of referenties
  1. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (Electronic version) 262 IUPAC Recommendations 2005 Cambridge (UK) ISBN 0-85404-438-8
  2. ↑ F.A. Cotton, G. Wilkinson. (1988). Advanced Inorganic Chemistry (5th ed.). 139 Wiley-Interscience (New York) ISBN 0-471-84997-9
  3. ↑ Tarun K. Panda, Michael T. Gamer, Peter W. Roesky. (2003). An Improved Synthesis of Sodium and Potassium Cyclopentadienide Organometallics. 22 877 - 878 DOI:10.1021/om0207865
  4. ↑ a b Geoffrey Wilkinson. (1963). Ferrocene Org. Synth. Coll.. 473 Collective volume 4 Internetpagina: Internet . Gearchiveerd op 14 november 2020.
  5. ↑ John J. Partridge, Naresh K. Chadha, Milan R. Uskokovic. (1990). An asymmetric hydroboration of 5-substituted cyclopentadienes: synthesis of methyl (1R,5R)-5-hydroxy-2-cyclopentene-1-acetate Org. Synth. Coll.. 339 Collective volume 7
  6. ↑ G.S. Girolami, T.B. Rauchfuss, R.J. Angelici. (1999). 'Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry'. University Science Books: Mill Valley, CA ISBN 0935702482
  7. ↑ Robert E. Dinnebier, Ulrich Behrens, Falk Olbrich. (1997). Solid State Structures of Cyclopentadienyllithium, -sodium, and -potassium. Determination by High-Resolution Powder Diffraction Organometallics. 16 3855 – 3858 DOI:10.1021/om9700122
  8. ↑ C. Elschenbroich. (2006). 'Organometallics'. Wiley-VCH: Weinheim ISBN 3-527-29390-6
  9. ↑ G. Wilkinson, J.G. Birmingham. (1954). Bis-cyclopentadienyl Compounds of Ti, Zr, V, Nb and Ta J. Amer. Chem. Soc.. 76 4281 - 4284 DOI:10.1021/ja01646a008