Ферроцен

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ферроцен - структурная формула

Ферроцен — бис-η⁵-циклопентадиенилжелезо(II) (η⁵-С₅Н₅)₂Fe.

Оранжевые кристаллы; температура плавления 173 °C, температура кипения 249 °C; плотность 1,49 г/см³ (25 °C); устойчив до 470 °C; возгоняется при атмосферном давлении; растворим в органических растворителях, нерастворим в воде; устойчив к действию воздуха, горячей конц. соляной кислоте и растворам щелочей.

[править] Открытие

Молекула ферроцена — заторможенная конформация

В 1951 году Т. Кили и П. Посон, пытаясь синтезировать новый углеводород — дициклопентадиенил, неожиданно для себя выделили совершенно новое, исключительно устойчивое жёлто-оранжевое кристаллическое соединение, содержащее железо. Потребовалось около года, чтобы понять, как построено это соединение. Выяснилось, что атом железа «запечатан» между двумя симметричными пятичленными кольцами, причём так, что все расстояния Fe—C оказались одинаковыми. Кроме того, оказалось, что кольца в молекуле свободно вращаются вокруг оси, соединяющей центры колец (в твёрдом состоянии более устойчива заторможенная конформация).

Соединение было названо ферроценом, а подобный структурный тип — сэндвичевым. Сандвичевая структура ферроцена была установлена Р. Вудвордом и независимо от него Э. Фишером в 1952 году на основании магнитных, спектральных и рентгеноструктурных данных.

[править] 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—С, окисление по атому Fe и разрыв связи Fe—C.

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—С в ферроцене мало реакционноспособна и разрывается только при действии очень сильных восстановителей: водорода в присутствии катализатора (Никель Ренея) (300 ^оC, 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)(арен)]⁺.

[править] Применение

Ферроцен используется в нефтяной промышленности в качестве антидетонатора. Применяется как термостабилизатор полиэтилена и диеновых каучуков (например, бутадиеновых); используется в синтезе некоторых медицинских препаратов.

[править] Литература

Фишер Э., Вернер Г. «π-комплексы металлов», М.: Мир, 1968.
Посон П. «Химия металлорганических соединений», М.: Мир, 1970.
Губин С. П., Шульгин Г. Б. «Химия комплексов со связями металл — углерод», Новосибирск, Наука, 1984.