Cyclopentadiénure de sodium

Le cyclopentadiénure de sodium est un composé organosodique de formule Na(C₅H₅). On le note souvent en abrégé NaCp ou CpNa, où Cp⁻ est l'anion cyclopentadiénure (Cp est aussi souvent utilisé comme abréviation du ligand cyclopentadiényle en chimie de coordination[2]).

Identification
Cyclopentadiénure de sodium


N^o CAS	4984-82-1
N^o ECHA	100.023.306
N^o CE	225-636-8
PubChem	78681
SMILES	[Na+].c1[c-]ccc1 PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/C5H5.Na/c1-2-4-5-3-1;/h1-5H;/q-1;+1 Std. InChIKey : OHUVHDUNQKJDKW-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	C₅H₅Na [Isomères]
Masse molaire[1]	88,083 ± 0,004 4 g/mol C 68,18 %, H 5,72 %, Na 26,1 %,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Synthèse

Le cyclopentadiénure de sodium est disponible dans le commerce en solution dans le THF. Il est préparé par traitement du cyclopentadiène par le sodium[3] :

2 Na + 2 C₅H₆ ⟶ 2 Na(C₅H₅) + H₂.

Généralement, cette conversion est effectuée en chauffant une suspension de sodium fondu dans le dicyclopentadiène[4]. Autrefois, le sodium était souvent utilisé sous la forme de « fil de sodium » ou de « sable de sodium », une fine dispersion de sodium préparée en fondant du sodium dans un reflux de xylène sous agitation rapide[5]^,[6]. Il est également possible d'utiliser l'hydrure de sodium[7] :

NaH + C₅H₆ ⟶ Na(C₅H₅) + H₂.

Dans un premier temps, les réactifs de Grignard étaient utilisés comme bases. Avec un pK_A, le cyclopentadiène peut être déprotoné par de nombreux réactifs. La nature de NaCp dépend fortement de son milieu et de l'utilisation pour laquelle il est préparé, mais il est le plus souvent représenté comme un sel de sodium, Na⁺C₅H₅⁻. Le NaCp cristallin sans solvant, composé peu courant, est un complexe sandwich à plusieurs niveaux, consistant en une chaîne infinie de centre de sodium Na⁺ pris en sandwich par des ligands μ-η⁵:η⁵-C₅H₅[8].

Applications

Le cyclopentadiénure de sodium est un réactif courant dans la préparation de métallocènes, par exemple dans celle du ferrocène[5] :

2 Na(C₅H₅) + FeCl₂ ⟶ Fe(C₅H₅)₂ + 2 NaCl

ou celle du dichlorure de zirconocène[9] :

ZrCl₄(thf)₂ + 2 NaCp ⟶ Cp₂ZrCl₂ + 2 NaCl + 2 THF.

Notes et références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Union internationale de chimie pure et appliquée, Nomenclature of Inorganic Chemistry : IUPAC Recommendations 2005, Cambridge, RSC–IUPAC, 2005, 366 p. (ISBN 0-85404-438-8, lire en ligne [PDF]), p. 262.
Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1988), Advanced Inorganic Chemistry (5th ed.), New York: Wiley-Interscience, p. 139, (ISBN 0-471-84997-9)
Tarun K. Panda, Michael T. Gamer, Peter W. Roesky "An Improved Synthesis of Sodium and Potassium Cyclopentadienide" Organometallics, 2003, 22, 877–878.DOI:10.1021/om0207865
Wilkinson, Geoffrey, Ferrocene, Org. Synth., coll. « vol. 4 », 1963, p. 473
Partridge, John J.; Chadha, Naresh K.; Uskokovic, Milan R., An asymmetric hydroboration of 5-substituted cyclopentadienes: synthesis of methyl (1R,5R)-5-hydroxy-2-cyclopentene-1-acetate, Org. Synth., coll. « vol. 7 », 1990, p. 339
Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999. (ISBN 0935702482)
(en) Robert E. Dinnebier, Ulrich Behrens, and Falk Olbrich, « Solid State Structures of Cyclopentadienyllithium, -sodium, and -potassium. Determination by High-Resolution Powder Diffraction », Organometallics, vol. 16,‎ 1997, p. 3855–3858 (DOI 10.1021/om9700122)
(en) Wilkinson, G.; Birmingham, J. G., « Bis-cyclopentadienyl Compounds of Ti, Zr, V, Nb and Ta », J. Am. Chem. Soc., vol. 76, n^o 17,‎ 1954, p. 4281–84 (DOI 10.1021/ja01646a008)

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[2] (en) Union internationale de chimie pure et appliquée, Nomenclature of Inorganic Chemistry : IUPAC Recommendations 2005, Cambridge, RSC–IUPAC, 2005, 366 p. (ISBN 0-85404-438-8, lire en ligne [PDF]), p. 262.

[3] Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1988), Advanced Inorganic Chemistry (5th ed.), New York: Wiley-Interscience, p. 139, (ISBN 0-471-84997-9)

[4] Tarun K. Panda, Michael T. Gamer, Peter W. Roesky "An Improved Synthesis of Sodium and Potassium Cyclopentadienide" Organometallics, 2003, 22, 877–878.DOI:10.1021/om0207865

[ferrocene-5] Wilkinson, Geoffrey, Ferrocene, Org. Synth., coll. « vol. 4 », 1963, p. 473

[6] Partridge, John J.; Chadha, Naresh K.; Uskokovic, Milan R., An asymmetric hydroboration of 5-substituted cyclopentadienes: synthesis of methyl (1R,5R)-5-hydroxy-2-cyclopentene-1-acetate, Org. Synth., coll. « vol. 7 », 1990, p. 339

[7] Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999. (ISBN 0935702482)

[8] (en) Robert E. Dinnebier, Ulrich Behrens, and Falk Olbrich, « Solid State Structures of Cyclopentadienyllithium, -sodium, and -potassium. Determination by High-Resolution Powder Diffraction », Organometallics, vol. 16,‎ 1997, p. 3855–3858 (DOI 10.1021/om9700122)

[9] (en) Wilkinson, G.; Birmingham, J. G., « Bis-cyclopentadienyl Compounds of Ti, Zr, V, Nb and Ta », J. Am. Chem. Soc., vol. 76, n^o 17,‎ 1954, p. 4281–84 (DOI 10.1021/ja01646a008)