Cyclobutadiène - Définition

Introduction

cyclobutadiène
Général
Nom IUPAC
Synonymes	cyclobutadiène, 1,3-cyclobutadiène
No CAS	1120-53-2
PubChem	136879
ChEBI	33657
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute	C4H4
Masse molaire	52,0746 ± 0,0035 g·mol-1
Précautions
Directive 67/548/EEC
F
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le cyclobutadiène est le plus petit des annulènes ([4]annulène) et est un hydrocarbure cyclique extrêmement instable qui, à l'état libre et à pression et température ambiante, a une demi-vie plus courte que cinq secondes. Il a pour formule brute C₄H₄ et une structure rectangulaire vérifiée par spectroscopie infrarouge. C'est contraire à la structure carrée prédite par la méthode de Hückel non étendue. En fait, il a une alternance de liaisons simples et de doubles liaisons et ne suit pas la règle de Hückel car il a 4 électrons π et 4 n'est pas le double d'un nombre impair i.e. 4 ≠ 4n+2, il est dit pour cela anti-aromatique. Certains composés métal-cyclobutadiène sont stables parce que l'atome métallique apporte deux électrons de plus au système.

L'énergie des électrons π du cyclobutadiène est plus haute que celle de son équivalent à chaîne ouverte, le butadiène-1,3. Il se dimérise par une réaction de Diels-Alder à 35 K (-238 °C). La forme monomérique a été étudiée à plus haute température en la piègeant dans une matrice isolante, un gaz noble en l'occurrence.

Synthèse

Après de nombreux essais infructueux, le cyclobutadiène fut synthétisé pour la première fois par Rowland Pettit de l'University of Texas, cependant il ne put l'isoler. le cyclobutadiène peut être produit par dissociation de composés métal-cyclobutadiène stables comme par exemple en traitant (C₄H₄)Fe(CO)₃ avec le nitrate de cérium (IV) ammonium. Ce complexe fer-cyclobutadiène- tricarbonyl est préparé à partir du Fe₄(CO)₉ et le cis-3,4-dichloro-cyclobutène dans une réaction de double deshydrohalogènation.

Le cyclobutadiène qui est libéré du complexe du fer, réagit avec un alcyne déficitaire en électrons pour former le benzène Dewar:

Le benzène Dewar se convertit en diméthyl phtalate par chauffage à 90 °C.

un autre dérivé du cyclobutadiène est aussi accessible par une cycloaddition 2+2 d'un dialcyne. Dans la réaction particulière représentée ci-dessous, un reaction de piègage du dérivé est la 2,3,4,5-tétraphènylcyclopenta-2,4-diènone et le produit obtenu peut par perte d'un monoxyde de carbone former un cyclooctatétraène: