4984-82-1/環戊二烯鈉的應用及制備

【背景及概述】^[1]

環戊二烯鈉是一種有機鈉化合物，化學式為C₅H₅Na。通常簡稱為NaCp或CpNa，其中Cp−是環戊二烯陰離子。在配位化學中，Cp也作為環戊二烯基配體的縮寫。白色至淡灰色或淡黃色粉末，分子式C5H5Na，分子量88.08300，CAS號4984-82-1。環戊二烯鈉可用作制備金屬茂和環戊二烯金屬絡合物的試劑。

此外環戊二烯鈉還可作為引發劑，有研究以環戊二烯鈉為引發劑，對丙烯腈在四氫呋喃中的聚合反應進行了研究，考察了引發劑用量、反應溫度、反應時間及單體與溶劑配比對丙烯腈聚合的影響，并且用粘度法對聚合產物的粘均分子量進行了表征。發現環戊二烯鈉，四氫呋喃體系對丙烯腈聚合反應具有一定的引發活性，且隨著引發劑用量增加聚合反應轉化率增大，聚合產物的分子量下降；延長反應時間，轉化率和分子量都增大；反應溫度升高聚合反應轉化率及產物的分子量均降低；溶劑用量的增加，聚合反應轉化率及產物分子量均降低。

【應用】^[2][3]

環戊二烯鈉可用作制備金屬茂和環戊二烯金屬絡合物的試劑。其應用舉例如下：

1. 制備一種富烯化合物。合成方法，包括下列步驟：

A) 環戊二烯在有機溶劑中與鈉或鉀反應制備環戊二烯鈉或環戊二烯鉀；環戊二烯與鈉或鉀的比例為1∶1～1.2，摩爾比。優選1∶1.1， 摩爾比。鈉或鉀的比例太低，會造成環戊二烯的反應不完全，殘留的環戊二烯在后續的蒸餾過程中會散發到空氣中，造成污染；鈉或鉀的比例太高，會殘留較多的鈉或鉀，給后處 理帶來困難。反應溫度為0～-15℃。實驗在冰水浴或冰鹽浴中進行。反應溫度太高，副反應增加，會影響產物的色澤和結晶狀態。有機溶劑選自四氫呋喃、石油醚、環己烷、環戊烷中的一種或幾種； 優選四氫呋喃。得到的環戊二烯鈉或環戊二烯鉀是環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的四氫呋喃的溶液.進一步地，得到的環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的四氫呋喃的溶液濃縮結晶得到粉末狀的固體或晶體；優選環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的晶體。

B) 環戊二烯鈉或環戊二烯鉀與酮直接發應，然后水解得到富烯類化合物。環戊二烯鈉或環戊二烯鉀與酮的比例為1∶1～1∶1.2，摩爾 比。所述的酮優選所述的酮優選丙酮、丁酮、環己酮、3-戊酮、二異丙基甲酮、苯乙酮、二 (對氯苯基)甲酮、二苯甲酮。酮的四氫呋喃溶液加入環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的四氫呋喃 溶液中進行反應；酮的四氫呋喃溶液濃度為3-20mol/L；環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的四氫 呋喃溶液濃度為3-20mol/L。環戊二烯鈉或環戊二烯鉀的晶體分批加入到酮的四氫呋喃溶 液中進行反應；優選分4-6批加入。反應溫度為40～90℃，反應時間為10-50分鐘；優選的反 應溫度為60～70℃，反應時間為20-30分鐘。

2. 制備γ-崖柏素。γ-崖柏素[5-異丙基環庚三烯酚酮]為青森羅漢柏和臺灣扁柏的精 油中含有的天然產物，具有抗菌·抗真菌作用的環庚三烯酚酮類類似 物。此外，也是抗潰瘍藥物乙胍侖鈉(エグアレンナトリウム)的生產 中間體。制備方法：

(1) 在N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，使環戊二烯與氨基鈉反應，配 制成環戊二烯鈉，使異丙基化劑與所述環戊二烯鈉反應得到異丙基 環戊二烯的混合物的第1工序，

(2) 使上述異丙基環戊二烯的混合物與二氯乙烯酮反應，得到 7，7-二氯二環[3.2.0]-庚-2-烯-6-酮衍生物的混合物的第2工序，

(3) 在堿性條件下，將上述7，7-二氯二環[3.2.0]-庚-2-烯-6-酮衍生 物的混合物進行溶劑分解，通過結晶從得到的粗生成物中分離γ-崖柏素的第3工序。

【制備】^[4]

環戊二烯鈉制備工藝流程包括：(1)雙環戊二烯解聚成單環戊二烯后；(2)單環 戊二烯計量、冷卻，冷卻溫度10℃--10℃之間；(3)在反應釜中先后加入四氫 呋喃溶劑和鈉砂；(4)封閉反應釜加料口，排除反應釜中空氣和水分；(5)滴 加單環戊二烯制取環戊二烯鈉，通過控制加入單環戊二烯速度來控制反應速度； (6)采取冷卻措施，以保持反應釜的溫度在0℃-10℃；(7)反應過程中產生 的氫氣從反應釜的上部設有排氣孔中逸出，經過導管進入玻璃液封瓶后，高點 放空，液封瓶中盛有液體石蠟。

本技術創新之處在于：1、將單環戊二烯以滴加的方法加入反應釜中與金屬 鈉進行反應，可通過控制滴加速度來控制反應溫度，使反應溫度不至于過高；2、 由于環戊二烯通常是以雙環戊二烯形式存在，必須解聚成單環戊二烯后才能參 加反應，并且單環戊二烯在低溫下保存，減緩其自聚速度，從而提高反應的轉化率；3、由于環戊二烯鈉在空氣中會迅速氧化，所以在反應及保存過程中必須嚴格隔絕空氣，同時又要讓反應中產生的氫氣能夠順利逸出，本技術中采用玻璃封瓶，使氫氣通過液封瓶逸出，即能隔絕空氣，又能直觀地觀察到反應終點； 4、由于環戊二烯鈉能與水起反應而被破壞，所以反應物中(特別是四氫呋喃) 不能帶有太多水分，本技術特點是在滴加環戊二烯前先將四氫呋喃和金屬鈉加入反應釜中，使金屬鈉與四氫呋喃中水進行反應脫水，脫水完成后才開始滴加單環戊二烯。本技術的特點是工藝簡單，方便操作和溫度控制，提高了反應的轉化率和經濟效益。

【主要參考資料】

[1] 齊民華, 賈惠芳, 卓長富. 環戊二烯鈉/四氫呋喃體系催化丙烯腈聚合反應研究[J]. 茂名學院學報, 2007, 17(3): 4-6.

[2] 班青;吳建國;吳月;馬萬勇.一種富烯化合物的合成方法. CN200710013250.9，申請日2007-01-19.

[3] 富山剛;富山泰;橫田昌幸.γ-崖柏素的制備方法. CN201010167897.9，申請日2010-04-16.

[4] 吳世華;司志華;黃唯平;于剛;王道強;趙維君.制取環戊二烯鈉工藝制取環戊二烯鈉. CN03138766.7，申請日2003-07-09.