Строение ферроцена

1. Раскалывание димера циклопентадиена (Рисунок 3)

Циклопентадиен вступает в реакцию Дильса-Альдера с самим собой, образуя дициклопентадиен. Эта реакция является обратимой, поэтому крекинг осуществляется с использованием принципа Ла Шателье для запуска обратной реакции путем дистилляции мономера циклопентадиена (b.p. 42 °C) из димера дициклопентадиена (b.p. 170 °C). Реакция димеризации протекает медленно, когда циклопентадиен хранится в холоде, но для успешного синтеза ферроцена он должен быть свежеприготовленным.

1. В колбу с круглым дном объемом 25 мл добавьте мешалку и 10 мл димера дициклопентадиена.
   ВНИМАНИЕ: Будьте осторожны и используйте дициклопентадиен и циклопентадиен только в вытяжном шкафу, потому что оба они являются зловонными химикатами.
2. Присоедините колбу с круглым дном к аппарату для фракционной дистилляции (см. модуль «Фракционная дистилляция» в серии «Основы органической химии») и поставьте в масляную баню на горячую плиту для перемешивания. Обязательно поставьте колбы для сбора в ледяную ванну. Зажмите аппарат на месте.
3. Установите конфорку на 160 °C и осторожно перемешайте раствор.
4. Фракционный дистиллятор ~ 5 мл мономера Cp из димера (39-42 °C).

Рисунок 3. Крекинг дициклопентадиена.

2. Синтез ферроцена (Рисунок 4)

1. В колбу Schlenk объемом 100 мл добавьте мешалку и 15 г мелко измельченного KOH.
   ВНИМАНИЕ: KOH очень коррозионный и гигроскопичный! KOH следует растирать в хорошо проветриваемом колпаке и использовать сразу после приготовления.
2. Добавьте в колбу 30 мл 1,2-диметоксиэтана при помешивании.
3. Подключите колбу к азоту и наложите резиновую перегородку на горлышко колбы.
4. Помешивая под азотом, добавьте 2,75 мл циклопентадиена через шприц. Дайте ему помешать не менее 10 минут до добавления утюга.
5. Пока происходит реакция, добавьте в отдельную колбу Schlenk объемом 50 мл стержень, 3,25 г молотого FeCl₂·4H₂O и 12,5 мл ДМСО. Наложите на шею перегородку и размешайте под азотом, пока все железо не растворится.
6. Канюля переносит раствор железа в раствор циклопентадиенила под азот по каплям в течение 30 минут. Для получения более подробной информации о процедуре, пожалуйста, ознакомьтесь с видео «Синтез металлоцена Ti(III) с использованием метода линии Шленка» в этой серии «Неорганическая химия».
7. Когда добавление будет завершено, перемешивайте еще 30 минут.
8. Тем временем в стакане охладите 45 мл 6 М HCl, добавив колотый лед (50 г) непосредственно в раствор.
9. Как только реакция завершится, вылейте смесь на кашицу и помешивайте в течение нескольких минут. Должны образоваться кристаллы апельсина.
10. Соберите кристаллы на воронку Бюхнера (снабженную фильтровальной бумагой) и промойте осадок водой.
11. Дайте твердым веществам высохнуть на воздухе.

Рисунок 4. Синтез ферроцена.

3. Очистка от ферроцена. Очистите продукт методом сублимации (более подробную процедуру смотрите в видео «Очистка ферроцена методом сублимации»).

4. Характеристика ферроцена

1. Подготовьте и соберите 1 Н ЯМР спектра ферроцена.
2. Соберите ИК-спектр ферроцена.
3. Соберите циклическую вольтамперограмму ферроцена (см. видео «Циклическая вольтамперометрия» из серии «Основы аналитической химии»).