Struttura del ferrocene

1. Cracking del ciclopentadiene dimero (Figura 3)

Cyclopentadiene subisce una reazione Diels-Alder con se stesso per dare diciclopentadiene. Questa reazione è reversibile, quindi il cracking viene effettuato utilizzando il principio di La Châtelier per guidare la reazione inversa distillando il monomero ciclopentadiene (b.p. 42 °C) lontano dal dimero diciclopentadiene (b.p. 170 °C). La reazione di dimerizzazione è lenta quando il ciclopentadiene viene mantenuto freddo, ma deve essere preparato al momento per sintetizzare con successo il ferrocene.

1. Per un matraccio a fondo tondo da 25 mL, aggiungere una barra di agitazione e 10 mL di dimero di diciclopentadiene.
   ATTENZIONE: Fare attenzione a utilizzare solo diciclopentadiene e ciclopentadiene in una cappa aspirante perché sono entrambi prodotti chimici di puzza.
2. Attaccare il matraccio a fondo tondo a un apparecchio di distillazione frazionata (vedere il modulo "Distillazione frazionata" nella serie Essentials of Organic Chemistry) e metterlo in un bagno d'olio su una piastra calda di agitazione. Assicurati di avere le fiasche di raccolta in un bagno di ghiaccio. Bloccare l'apparecchio in posizione.
3. Impostare la piastra calda a 160 °C e mescolare delicatamente la soluzione.
4. Distillamento frazionario ~ 5 mL del monomero Cp dal dimero (39-42 °C).

Figura 3. Cracking di diciclopentadiene.

2. Sintesi del Ferrocene (Figura 4)

1. Su un pallone Schlenk da 100 ml, aggiungere una barra di agitazione e 15 g di KOH finemente macinato.
   ATTENZIONE: KOH è molto corrosivo e igroscopico! Il KOH deve essere macinato in una cappa ben ventilata e utilizzato immediatamente dopo la preparazione.
2. Aggiungere 30 mL di 1,2-dimetossietano al matraccio mescolando.
3. Collegare il matraccio all'azoto e posizionare un setto di gomma sul collo del pallone.
4. Mescolando sotto azoto, aggiungere 2,75 mL di ciclopentadiene tramite siringa. Lasciare mescolare per almeno 10 minuti prima dell'aggiunta del ferro.
5. Mentre la reazione si muove, aggiungere una barra di agitazione, 3,25 g di FeCl₂·4H₂O macinato e 12,5 mL dmSO in un matraccio Schlenk separato da 50 mL. Metti un setto sul collo e mescola sotto azoto fino a quando tutto il ferro si è sciolto.
6. La cannula trasferisce la soluzione di ferro alla soluzione ciclopentadienile sotto azoto a goccia nel corso di 30 minuti. Per una procedura più dettagliata, si prega di rivedere il video "Sintesi di un metallocene Ti(III) usando la tecnica della linea di Schlenk" in questa serie di chimica inorganica.
7. Una volta completata l'aggiunta, mescolare per altri 30 minuti.
8. Nel frattempo, in un becher raffreddare 45 mL di 6 M HCl aggiungendo ghiaccio tritato (50 g) direttamente alla soluzione.
9. Una volta completata la reazione, versare la miscela sul liquame e mescolare per alcuni minuti. Dovrebbero formarsi cristalli arancioni.
10. Raccogliere i cristalli su un imbuto Büchner (dotato di carta da filtro) e lavare il precipitato con acqua.
11. Lasciare asciugare i solidi all'aria.

Figura 4. Sintesi del ferrocene.

3. Purificazione del Ferrocene. Purificare il prodotto per sublimazione (per una procedura più dettagliata, si veda il video "Purificazione del Ferrocene per Sublimazione").

4. Caratterizzazione del Ferrocene

1. Preparare e raccogliere uno spettro NMR ^{di 1}H di ferrocene.
2. Raccogliere uno spettro IR di ferrocene.
3. Raccogli un voltammogramma ciclico del ferrocene (vedi il video "Voltammetria ciclica" nella serie Essentials of Analytical Chemistry).