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Structure du ferrocène

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Détermination de structure des composés organométalliques est cruciale pour comprendre la réactivité d’une molécule donnée. Différents modèles et techniques aux scientifiques d’élucider des composés en question, en ce qui concerne l’exemple ferrocène.

Ferrocène, un composé organométallique, était la première fois par Kealy et Pauson en 1951. Ils ont proposé une structure composée d’un atome de fer avec deux liaisons simples à deux atomes de carbone sur anneaux distincts cyclopentadiène.

Cependant, Wilkinson et Woodward a proposé une alternative pour la structure du ferrocène, dans laquelle l’atome de fer est « en sandwich » entre deux anneaux de cyclopentadiène, avec liaison égale pour tous les atomes de carbone 10. La structure proposée par Wilkinson a depuis été confirmée par diffraction des rayons x et la RMN du proton.

Cette vidéo illustre la règle des 18 électrons pour prédire la structure des complexes organométalliques, la synthèse du ferrocène, son analyse spectroscopique et électrochimique et certaines de ses applications.

Lorsqu’ils proposent des structures moléculaires, tenez compte de la quantité d’électrons de la couche de valence. Éléments du groupe principal peuvent accueillir jusqu'à 8 électrons, tandis que les métaux de transition peut contenir jusqu'à 18 électrons dans sa couche de valence. Métaux de transition ont neuf orbitales de valence, 1 s, 3 pet orbitales 5 d , avec deux électrons dans chacune. À quelques exceptions près, des complexes de métaux de transition avec 18 électrons de valence sont des composés très stables.

Pour déterminer le nombre total d’électrons d’un métal de transition complex, les deux modèles peuvent être utilisés : l’ionique, ou la méthode covalente. Les deux méthodes utilisent les mêmes classifications de ligand : des ligands de type X comprennent des groupes anioniques comme les halogénures, hydroxyde ou alcoolate ; Ligands de type L incluent doublet donateurs tels que les amines et les phosphines ; et Z-type ligands sont des acides de Lewis neutres, qui sont des accepteurs d’électron-paire. Pour illustrer les deux modèles, nous allons utiliser Co (NH3)3Cl3 à titre d’exemple.

Considérons l’atome Co, qui est dans le groupe 9 du tableau périodique et a 9 électrons de valence. L’état d’oxydation du cobalt dans ce complexe étant + 3, le nombre total d’électrons de valence ont contribué est 6.

Les ligands de type X, étant la 3 Cl et des ligands de type L, le NH 33, verse un total de 12 électrons, alors que les ligands de type Z ne sont pas disponibles - ce qui donne un total de 18 électrons.

Dans le modèle covalent l’état d’oxydation de cobalt est ignoré, et la molécule n’est pas ionique, entraînant au totales 9 électrons. Ligands de type X donnent un électron ; Donnent de ligands de type L deux électrons ; et des ligands de type Z, le cas échéant, contribuent aucun - aussi ce qui donne un total de 18 électrons.

Le décompte d’électrons totales dans le ferrocène est plus complex : l’atome de fer contribue 8 électrons de valence, tandis que les anneaux de cyclopentadiène sont classés comme des ligands L2X-type, offrant 5 électrons chacun, qui proviennent de deux doubles liaisons et un radical, ce qui donne un total de 18 électrons.

Sous une hotte, ajouter une barre de remuer et dicyclopentadiène 50 mL pour un ballon à fond rond 100 mL fixé. Fixer le ballon sur un appareil de distillation, puis placez-le dans un bain d’huile, avec le ballon récepteur dans un bain de glace.

Mettre la plaque de cuisson à 160 ° C et mélanger doucement. Fractionnaires distiller environ 5 mL du monomère cyclopentadiène, qui doit être conservé au froid.

Verser dans une fiole de Schlenk 200 mL marquée A une barre de remuer et fraîchement moulu KOH. Ensuite, ajouter 30 mL 1, 2-diméthoxyéthane, fixer la fiole sur une ligne de2 N et dotée d’un septum en caoutchouc.

Tout en agitant sous une atmosphère de2 N, s’ajoute le cyclopentadiène de 2,75 mL de solution par l’intermédiaire de seringue et remuez pendant au moins 10 min.

Dans une fiole distincte de Schlenk du 200 mL étiquetée B, ajouter motif FeCl2•4H2O et 12,5 mL de DMSO. Puis monter une cloison en caoutchouc, attacher à une ligne de2 N et remuer sous atmosphère N2 jusqu'à ce que tout le fer a dissout.

Une fois cette étape terminée, insérez chaque extrémité d’une aiguille à pointe double dans chaque ballon de Schlenk et canule transvaser la solution de fer dans la solution du cyclopentadiène goutte à goutte sur une période de 30 minutes.

Lorsque la réaction est terminée, versez le mélange dans un bécher contenant une suspension de 6 M HCl et glace 50 g écrasé et remuer pendant quelques minutes. Recueillir les cristaux orange obtenus par filtration sous vide sur un entonnoir fritté et laver le précipité avec de l’eau glacée puis sécher à l’air. Purifier les cristaux par sublimation.

Ensuite, préparer un échantillon de NMR du ferrocène purifié dissous dans le chloroforme-d. Utilisez l’accessoire ATR du spectromètre infrarouge d’obtenir un spectre IR. Et, enfin, recueillir une voltamogramme cyclique du ferrocène dans l’acétonitrile, à une vitesse de balayage de 100 mV/s.

L’analyse par RMN montre un seul pic à 4,17 ppm, ce qui confirme que tous les atomes d’hydrogène sont magnétiquement équivalents. En outre, le spectre infrarouge montre une portion de2 C-H sp unique à 3096 cm-1, confirmant que les atomes d’hydrogène sont équivalentes, et que la structure de la Wilkinson proposée est correcte.

Enfin, nous allons jeter un regard sur le CV du ferrocène, qui montre un événement simple oxydation. La valeur de la moitié E1/2 peut être calculée en prenant la moyenne de la PIC cathodique potentiel et le pic anodique potentiel. Dans l’acétonitrile, le couple rédox ferrocène/ferrocénium se produit à un potentiel de 90 mV.

Maintenant que nous avons discuté une procédure pour la préparation de ferrocène, regardons certaines de ses applications.

Réactions de couplage croisé catalysée par du palladium sont un outil précieux synthétique dans l’industrie pharmaceutique. Cependant, une réaction indésirable côté commun est l’élimination de bêta-hydrure, qui peut être réduite avec l’utilisation de 1, 1'-bis (diphénylphosphino) ferrocène ou dppf comme agent chélateur avec PdCl2, formant [1, 1'-Bis (diphénylphosphino) ferrocène] chlorure de palladium (II) en abrégé (dppf) PdCl2.

La suppression de l’élimination du bêta-hydrure et le rendement des produits, a été attribuée à l’angle de la grande morsure du ligand dppf. Avec l’avènement du catalyseur, des réactions telles que la Suzuki de couplage, sont possibles et généralement utilisé pour des groupes alkyle primaire couple utilisant des réactifs 9-BBN.

La facilité avec laquelle ferrocène peut subir la substitution aromatique électrophile, comme de l’acylation de Friedel-Crafts ou la réaction de formylation/Mannich, a fait une source prometteuse pour candidats-médicaments organométalliques. Ces types de médicaments organométalliques ont suscité un intérêt en raison de leur diversité structurelle. Par exemple, M-arènes peut prendre en charge trois fonctionnalités et M-carbènes peut prendre en charge deux.

Ferroquine qui contient des éléments de ferrocène et la chloroquine, est actuellement soumis à évaluation commerciale médicament contre le paludisme. En outre, ferrocifen, qui repose sur les éléments du ferrocène et tamoxifène, subit actuellement des essais cliniques comme un médicament du cancer du sein. En outre, des efforts sont déployés pour élaborer des analogues de nucléosides de ferrocène dans l’étude des voies de l’ADN/ARN.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la structure du ferrocène. Vous devez maintenant comprendre la règle des 18 électrons, la synthèse et la caractérisation du ferrocène et plusieurs de ses applications. Merci de regarder !

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