Русская Википедия:Ферроцен
Ферроцен — одно из наиболее известных металлоорганических соединений, представитель класса сэндвичевых соединений (металлоценов). Номенклатурное название: бис-η5-циклопентадиенилжелезо(II) (η5-С5Н5)2Fe.
Оранжевые кристаллы. Ферроцен возгоняется при атмосферном давлении; растворим в органических растворителях, нерастворим в воде; устойчив к действию воздуха, горячей концентрированной соляной кислоты и растворам щелочей.
Открытие
В 1951 году Т. Кили и П. Посон, провели реакцию C5H5MgBr c хлоридом железа FeCl3 с целью синтезировать новый углеводород — дициклопентадиенил. Неожиданно они получили совершенно новое, исключительно устойчивое жёлто-оранжевое кристаллическое соединение, содержащее железо. Потребовалось около года, чтобы понять, как оно построено. Было обнаружено, что атом железа расположен посередине между двумя симметричными пятичленными кольцами C5H5. Пятичленные кольца в молекуле свободно вращаются вокруг оси, соединяющей центры колец. Такой тип структуры получил название «сэндвичевый». Из-за сходства реакционной способности с бензолом, новое соединение было названо «ферроцен» (звуковая аналогия очевидна в английском языке: benzene — ferrocene). Структура ферроцена была установлена в 1952 году Р. Вудвордом и Дж. Уилкинсоном на основании его реакционной способности, и независимо от них — Э. Фишером на основании рентгеноструктурных данных.
Свойства
Многими исследователями было показано, что по общему характеру реакционной способности ферроцен напоминает бензол; это привело к тому, что очень скоро после открытия ферроцен был назван небензоидной ароматической системой. Для него характерны три типа химических превращений: замещение водорода в С5Н5-кольцах без разрыва связей Fe—Сp (Cp=С5Н5), окисление по атому Fe и разрыв связи Fe—Cp.
Реакции электрофильного замещения для ферроцена протекают легче, чем для бензола; при этом образуются как моно-, так и гетероаннулярные (содержащие заместители в разных циклах) дизамещённые производные.
Ферроцен легко и обратимо окисляется до катион-радикала ферроцения (кислородом воздуха в кислой среде, перекисью водорода, иодом, хлоридом железа(III) и т. п.). При окислении не происходит заметных изменений в геометрии молекулы ферроцена. Разбавленные растворы солей ферроцения окрашены в синий цвет, концентрированные — в красный.
Связь Fe—Сp в ферроцене мало реакционноспособна и разрывается только при действии очень сильных восстановителей: водорода в присутствии катализатора (никель Ренея) (300 °C, 2.5 МПа) либо растворов щелочных металлов в жидком аммиаке или аминах. При взаимодействии ферроцена с аренами в присутствии AlCl3/Al одно кольцо замещается на арен и образуется катион [Fе(С5Н5)(Ar)]+.
Получение
- Реакция хлорида железа с реактивом Гриньяра:
- <math>\mathsf{4FeCl_3 + 12C_5H_5MgBr \ \xrightarrow{}\ 4Fe(C_5H_5)_2 + 2C_{10}H_{10}+ 12MgClBr }</math>
- Реакция циклопентадиена с пентакарбонилом железа:
- <math>\mathsf{Fe(CO)_5 + C_5H_6 \ \xrightarrow[-CO, -H_2]{200^oC}\ Fe(C_5H_5)(CO)_2 \ \xrightarrow[-Fe_3(CO)_{12}]{T}\ Fe(C_5H_5)_2 }</math>
- Реакция циклопентадиена с хлоридом железа и диэтиламином:
- <math>\mathsf{FeCl_2 + 2C_5H_6 + 2(C_2H_5)_2NH \ \xrightarrow{}\ Fe(C_5H_5)_2 + 2(C_2H_5)_2NH_2Cl }</math>
Применение
Ферроцен используется в нефтяной промышленности в качестве антидетонатора. Применяется как термостабилизатор полиэтилена и диеновых каучуков (например, бутадиеновых); используется в синтезе некоторых медицинских препаратов.
Примечания
Литература
- Фишер Э., Вернер Г. «π-комплексы металлов», М.: Мир, 1968.
- Посон П. «Химия металлоорганических соединений», М.: Мир, 1970.
- Губин С. П., Шульпин Г. Б. «Химия комплексов со связями металл — углерод», Новосибирск, Наука, 1984.
Ссылки
