Ferrocen
Z Wikipedii
Ferrocen, związek metaloorganiczny, kompleks sandwiczowy należący do grupy metalocenów, o wzorze sumarycznym (C5H5)2Fe lub C5H5FeC5H5, bis(cyklopentadienylo)żelazo, w którym atom żelaza (formalnie na II stopniu utlenienia, w rzeczywistości na zerowym) tworząc atom centralny znajduje się między dwoma płaskimi, równolegle ułożonymi pierścieniami cyklopentadienylowymi. Ferrocen należy do grupy π kompleksów.
Spis treści |
[edytuj] Budowa
W strukturze budowy ferrocenu występuje specyficzny rodzaj wiązań chemicznych. Jest wiązanie polegające na uwspólnieniu po jednym elektronie π z każdego atomu węgla w pierścieniu cyklopentadienylowym z centralnym atomem żelaza. W rezultacie powstaje układ 10 wiązań chemicznych, z których każde jest bardzo słabe, ale łącznie generuje to bardzo silne oddziaływanie, na skutek czego ferrocen jest bardzo trwałym i stabilnym kompleksem.
Mimo iż formalnie atom żelaza w ferrocenie jest na II stopniu utlenienia, w rzeczywistości własności ferrocenu w stanie podstawowym a także pomiary rentgenograficzne wskazują na to, że ma on raczej cechy kompleksu na zerowym stopniu utlenienia.
[edytuj] Właściwości
Jest to substancja stała o barwie czerwonopomarańczowej, tworzy kryształy o barwie brązowopomarańczowej. Nierozpuszczalny w wodzie, trudno rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych np. benzenie i eterze. Temperatura topnienia ok. 173-174 °C, temperatura wrzenia 249 °C. Jest bardzo trwały termicznie. Wykazuje niektóre właściwości związków aromatycznych. Ferrocen ulega reakcjom sulfonowania i alkilowania metodą Friedla-Craftsa.
Ferrocen jest łatwo wzbudzić metodami elektrochemicznymi, na skutek czego powstaje jego utleniona forma - jon ferroceniowy. Jon ten jest również bardzo stabilny, niemal tak samo jak sam ferrocen. Wynika to z faktu, że oderwanie jednego elektronu z ferrocenu nie powoduje prawie żadnej zmiany w geometrii tego jego struktury. Dzięki temu ferrocen jest bardzo wdzięczym obiektem do badania mechanizmów rekacji redoks.
[edytuj] Zastosowanie
Ferrocen posiada szereg zastosowań. Jest stosowany jako dodatek do paliw. W olejach napędowych pełni on rolę środka zapobiegającego osadzaniu się sadzy w układzie oddechowy. Mieszany pochodnych ferrocenu stosuje się też w USA jako zamiennik teraetyloołowiu w benzynach do samochodów na "tradycyjną" benzynę ołowiową.
Sole ferrocenu posiadają własności antyrakowe. Zastosowano je jako lek do chemioterapii raka, który posiada mniejszą toksyczność i lepszą selektywność od dotąd stosowanego tamoxafinu. Sole ferrocenu z grupami cytotoksycznymi posiadają bowiem zdolność do selektywnego przyłączania się do receptorów estrogenowych komórek rakowych.
Ferrocen jest bardzo toksyczny dla ślimaków i dlatego jest stosowany jako środek do ich zwalczania w ogrodach.
Własności katalityczne samego ferrocenu są bardzo słabe (ze względu na jego zbyt dużą trwałość), ale wiele jego pochodnych jest stosowana jako katalizatory licznych procesów przemysłowych.
Ferrocen jest też stosowany jako pomarańczowy barwnik w farbach żaroodpornych.
[edytuj] Historia
Ferrocen był pierwszym, otrzymanym kompleksem cyklopentadienylowym. Został otrzymany przez przypadek, w 1951 r, równolegle w kilku laboratoriach, w bezpośredniej reakcji pyłu żelaza z cyklopentadienylem, w ramach której chciano doprowadzić do otwarcia pierścienia cyklopentadienylowego. Zamiast tego otrzymywano niezmiennie pomarańczowe kryształy, o strukturze których trwały liczne dyskusje, aż do roku 1954, kiedy to badania rentgenowskie, NMR i IR przekonały chemików o kanapkowej budowie tego związku. Ze względu na to, że taka strukutra stała w sprzeczności z obowiązującą wówczas teorią wiązań chemicznych aż do połowy lat 70. XX w. trwały badania i dyskusje nad naturą elektronową tego związku, które przy okazji doprowadziły do rozwoju chemii metaloorganicznej.
Za badania w tej dziedzinie Ernst Fischer i Geoffrey Wilkinson otrzymali nagrodę Nobla w 1975 r.
[edytuj] Bibliografia
- G. Wilkinson, J.Organomet.Chem. 100, 273 (1975) - praca przeglądowa opisująca historę odkrycia ferrocenu i jego własności.
