ферроцена (CAS: 102-54-5)

Ферроцен представляет собой металлоорганическое соединение с формулой fe (c5h5)2. Это прототипный металлоцен, Типа металлоорганического химического соединения, состоящего из двух циклопентадиенильных колец, связанных на противоположных сторонах центрального атома металла. Такие металлоорганические соединения также известны как сэндвич-соединения. Быстрый рост металлоорганической химии часто объясняется волнением, возникающим в результате открытия ферроцена и его многочисленных аналогов.

Структура и склеивание

Расстояния между углерод-углеродными связями составляют 1,40 å в пределах пятичленных колец, И расстояния fe-c-связи составляют 2,04 å. Хотя рентгеновская кристаллография (в моноклинной космической группе) указывает на то, что cp-кольца находятся в шахматной конформации, Было показано с помощью газофазной дифракции электронов и вычислительных исследований, что в газовой фазе cp-кольца затмеваются. Считается, что шахматная конформация наиболее устойчива в конденсированной фазе из-за кристаллизации.

Кольца cp вращаются с низким барьером вокруг оси cp (centroid) -fe-cp (центроида), Как это было замечено измерениями замещенных производных ферроцена с использованием 1h и 13c ядерной магнитной резонансной спектроскопии. Например, метилферроцен (ch3c5h4fec5h5) имеет синглет для кольца c5h5.

С точки зрения склеивания, Центр железа в ферроцене обычно присваивают условию окисления +2, В соответствии с измерениями с использованием мессбауэровской спектроскопии. Каждое циклопентадиенильное (cp) кольцо затем выделяют один отрицательный заряд, Приведя число π-электронов на каждом кольце до шести, И тем самым делает их ароматическими. Эти двенадцать электронов (шесть из каждого кольца) затем разделяются с металлом через ковалентную связь. В сочетании с шестью d-электронами на fe2 +, комплекс достигает 18-электронной конфигурации.

Свойства синтеза и обработки

В первом сообщении о синтезе ферроцена использовали реагент гриньяра циклопентадиенилмагнийбромид, Который может быть получен путем взаимодействия циклопентадиена с магнием и броманом в безводном бензоле. Железо (ii) хлорид затем суспендируют в безводном диэтиловом эфире и добавляют к реагенту гриньяра. Последовательность реакции:

2 C5h5mgbr + fecl2 → fe (c5h5) 2 + mgcl2 + mgbr2

Сообщалось о многочисленных других синтезах, Включая непосредственную реакцию газофазного циклопентадиена с металлическим железом [19] при 350 ° С или с пентакарбонилом железа.

(G) → fe (c5h5) 2 + 5 co (g) + h2 (g)

Более эффективные препаративные методы обычно представляют собой модификацию исходной последовательности трансметаллирования с использованием либо коммерчески доступного циклопентадиенида натрия [21], либо свежего крекированного циклопентадиена и гидроксида калия с безводным хлоридом железа (ii) в эфирных растворителях:

2 Nac5h5 + fecl2 → fe (c5h5) 2 + 2 naclfecl2.4h2o + 2 c5h6 + 2 koh → fe (c5h5) 2 + 2 kcl + 6 h2o

Прямая трансметализация также может быть использована для получения ферроцена из других металлоценов, Таких как манганоцен:

Fecl2 + mn (c5h5) 2 → mncl2 + fe (c5h5)2

Применения ферроцена и его производных

Ферроцен и его многочисленные производные не имеют крупномасштабных применений, Но имеют много применений в нише, которые используют необычную структуру (лигандные леса, Фармацевтические кандидаты), Прочность (антидетонационные составы, Прекурсоры к материалам), И окислительно-восстановительные (реагенты и окислительно-восстановительные стандарты).

присадки к топливу

Ферроцен и его производные являются антидетонаторами, используемыми в топливе для бензиновых двигателей; Они более безопасны, чем тетраэтиловый эфир, ранее использованный. Можно купить на половинах в Великобритании, Раствор бензиновой добавки, который содержит ферроцен, который можно добавить в неэтилированный бензин, чтобы он мог использоваться в старинных автомобилях, предназначенных для использования на этилированном бензине. Железосодержащие отложения, образованные из ферроцена, могут образовывать проводящее покрытие на поверхностях свечей зажигания.

фармацевтическая

Некоторые ферроценовые соли проявляют противоопухолевую активность, И был сообщен экспериментальный препарат, который представляет собой ферроценильную версию тамоксифена. Т. Е. Тамоксифен будет связываться с сайтами связывания с эстрогенами, Что приводит к эффекту цитотоксичности.

Химия материалов

ферроцен, Легко разлагаются на железные наночастицы, Может использоваться в качестве катализатора для производства углеродных нанотрубок.Винил ферроцен из ферроцена может быть получен с помощью реакции альдегида, Соль фосфония и гидроксид натрия. Винилферроцен может быть превращен в полимер, который можно рассматривать как ферроценильный вариант полистирола (фенильные группы заменяются на ферроценильные группы).

Как лигандный эшафот

Хиральные ферроценилфосфины используются в качестве лигандов для реакций, катализируемых переходным металлом. Некоторые из них нашли применение в промышленности в области синтеза фармацевтических препаратов и агрохимикатов. например, Дифосфин 1,1′-Бис (дифенилфосфино) ферроцен (dppf) является ценным лигандом для реакций связывания палладия.