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Inorganic Chemistry

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Struktur von Ferrocen

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Strukturaufklärung von metallorganischen Verbindungen ist entscheidend für das Verständnis der Reaktivität eines bestimmten Moleküls. Verschiedene Modelle und Techniken ermöglichen Wissenschaftlern, Verbindungen in Frage, wie bei Beispiel Ferrocen aufzuklären.

Ferrocen, eine metallorganische Verbindung, wurde erstmals im Jahre 1951 von Kealy und Pauson berichtet. Sie schlugen eine Struktur, bestehend aus einem Eisenatom mit zwei Single-Anleihen um zwei Kohlenstoffatome auf separaten Cyclopentadiene Ringe.

Jedoch schlug Wilkinson und Woodward eine Alternative für die Struktur von Ferrocen, in denen das Eisenatom "zwischen zwei Cyclopentadiene Ringe mit gleicher Bindung an alle 10 Kohlenstoffatomen eingeklemmt ist". Die Struktur von Wilkinson vorgeschlagen wurde seitdem durch Röntgen-Kristallographie und Proton NMR bestätigt.

Dieses Video wird die 18-Elektronen-Regel, um vorherzusagen, die Struktur der metallorganischen komplexe, die Synthese von Ferrocen, deren spektroskopische und elektrochemische Analyse und einige seiner Anwendungen veranschaulichen.

Berücksichtigen Sie Molekülstrukturen vorschlägt, immer die Höhe der äußeren Schale Elektronen. Hauptgruppe Elementen können bis zu 8 Elektronen aufnehmen, während Übergangsmetalle bis zu 18 Elektronen in der äußeren Schale enthalten kann. Übergangsmetalle haben neun Valence orbitale, 1 s, 3 pund 5 d -orbitale mit zwei Elektronen in jedem. Mit einigen Ausnahmen sind Übergang Metall komplexe mit 18 Valenzelektronen sehr stabile Verbindungen.

Ermitteln Sie die Anzahl der insgesamt Elektron aus einem Übergang Metall komplexe, zwei Modelle verwendet werden können: die ionische oder kovalente Methode. Beide Methoden nutzen die gleichen Liganden Klassifikationen: X-Type Liganden gehören anionische Gruppen wie Halogenide, Hydroxid oder Dehydrierung; L-Typ-Liganden schließen ein Elektronenpaar Geber wie Amine und Phosphines; und Z-Typ Liganden sind neutrale Lewis-Säuren, die Elektronenpaar Akzeptoren sind. Um die beiden Modelle zu demonstrieren, nehmen wir als Beispiel Co (NH3)3Cl3 .

Betrachten Sie das Co-Atom, das in der Gruppe 9 des Periodensystems und hat 9 Valenzelektronen. Da die Oxidationsstufe von Kobalt in diesem Komplex + 3 ist, ist die Gesamtzahl der Valenzelektronen trug 6.

Die X-Type-Liganden, die 3 Cl, und L-Typ Liganden, die 3 NH3, tragen insgesamt 12 Elektronen, während Z-Typ Liganden nicht verfügbar - mit insgesamt 18 Elektronen sind.

Im kovalente Modell die Oxidationsstufe Kobalt wird ignoriert, und das Molekül ist nicht ionisch, wodurch insgesamt 9 Elektronen. X-Type Liganden Spenden ein Elektron; L-Typ-Liganden Spenden zwei Elektronen; und Z-Typ Liganden, falls vorhanden, tragen keine - auch mit insgesamt 18 Elektronen.

Die Zählung der gesamten Elektronen im Ferrocen ist komplizierter: das Eisenatom trägt 8 Valenzelektronen, während die Cyclopentadiene Ringe als L-2X-Type-Liganden, Bereitstellung von jeweils 5 Elektronen einzureihen sind stammen aus den zwei Doppelbindungen und einer radikal, was zu insgesamt 18 Elektronen.

In einer Dampfhaube Stir Bar und 50 mL Dicyclopentadiene Hinzufügen eines eingespannten 100 mL Rundboden Kolbens. Dann eine Destillation Apparat beimessen Sie die Rundboden-Küvette, und legen Sie sie in einem Ölbad mit den Auffangkolben im Eisbad.

Die Heizplatte auf 160 ° C und umrühren Sie vorsichtig. Fraktioniert destilliert etwa 5 mL Cyclopentadiene Monomer, das kühl gelagert werden muss.

Fügen Sie in ein 200-mL Schlenk-Kolben mit der Bezeichnung A, Stir Bar und frisch gemahlener KOH. Als nächstes hinzufügen 30 mL 1,2-Dimethoxyethane, legen die Flasche auf eine N-2 -Linie und passen mit einer Gummiseptum.

Unter Rühren unter einer N-2 -Atmosphäre, die Lösung 2,75 mL Cyclopentadiene per Spritze hinzu und rühren für mindestens 10 Minuten.

Fügen Sie in einem separaten 200-mL-Schlenk-Kolben beschriftet B Boden FeCl2•4H2O und 12,5 mL DMSO. Dann passt ein Gummiseptum, ein N-2 -Line beimessen, und unter einer N-2 -Atmosphäre rühren, bis alle des Eisens hat sich aufgelöst.

Wenn dieser Schritt abgeschlossen ist, setzen Sie entweder eine doppelte spitzen Nadel in jedem Schlenk-Kolben und Kanüle übertragen die Eisen-Lösung zur Cyclopentadiene Lösung tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten.

Wenn die Reaktion beendet ist, Gießen Sie die Mischung in ein Becherglas mit einem Brei aus 6 M HCl und 50 g crushed Eis und rühren für ein paar Minuten. Sammeln Sie die resultierende orange Kristalle durch Vakuumfiltration auf einen fritted Trichter, waschen Sie Niederschlag mit eiskaltem Wasser zu und dann an der Luft trocknen. Reinigen Sie die Kristalle durch Sublimation.

Als nächstes bereiten Sie eine NMR-Probe von der gereinigten Ferrocen in Chloroform-d aufgelöst. Verwenden Sie die ATR-Befestigung der Infrarot-Spektrometer, um ein IR-Spektrum zu erhalten. Und zu guter Letzt eine zyklische Voltammogram von Ferrocen in Acetonitril mit einer Scanrate von 100 mV/s zu sammeln.

Die NMR-Analyse zeigt eine einzelne Spitze bei 4,17 ppm, die bestätigt, dass alle der Wasserstoffatome magnetisch äquivalent sind. Darüber hinaus zeigt das IR-Spektrum eine Einzel-sp-2 C-H-Strecke bei 3096 cm-1, bestätigt, dass die Wasserstoffatome gleichwertig sind und die vorgeschlagenen Wilkinson Struktur korrekt ist.

Zu guter Letzt werfen wir einen Blick auf den Lebenslauf der Ferrocen, die ein einzelnes Oxidation Ereignis zeigt. Der E-1/2 halben Wert kann berechnet werden, indem man den Durchschnitt der kathodischen Gipfel potenzielle und den anodischen Peak potenzielle. Acetonitril, geschieht das Ferrocen/Ferrocenium Redox-paar auf ein Potenzial von 90 mV.

Nun, da wir ein Verfahren zur Herstellung von Ferrocen besprochen haben, betrachten wir einige seiner Anwendungen.

Palladium-katalysierte Kreuz-Kupplungsreaktionen sind synthetische hilfreich in der pharmazeutischen Industrie. Allerdings ist eine häufige Reaktion der unerwünschten Seite Beta-Hydrid-Eliminierung, die mit der Verwendung von 1, 1'-Bis (Diphenylphosphino) Ferrocen oder Dppf als Chelatbildner mit PdCl2, bilden [1, 1'-Bis (Diphenylphosphino) Ferrocen] minimiert werden kann Palladium(II) Paraquatdichlorid abgekürzt (Dppf) PdCl2.

Die Unterdrückung der Beta-Hydrid Beseitigung und die hohen Produktausbeute worden auf den großen Bissen Winkel des Dppf Liganden zugeschrieben. Mit dem Aufkommen des Katalysators sind Reaktionen wie der Suzuki-Kupplung, möglich und in der Regel verwendet, um paar primäre Alkylgruppen mit 9-BBN Reagenzien.

Die Leichtigkeit, mit welcher Ferrocen elektrophiler aromatischer Ersatz, wie in der Friedel-Crafts-Acylation unterziehen kann, oder Formylation/Mannich-Reaktion, hat es eine vielversprechende Quelle organometallischen Wirkstoffkandidaten gemacht. Diese Arten von metallorganischen Drogen haben aufgrund ihrer strukturellen Vielfalt Interesse. Zum Beispiel M-Aromaten können drei Funktionen unterstützen, und M-Carbene können zwei unterstützen.

Ferroquine enthält Elemente von Ferrocen und Chloroquin, ist derzeit Bewertung als kommerzielle Malaria Medikament. Darüber hinaus ist Ferrocifen, die auf die Elemente des Ferrocen und Tamoxifen beruht, klinische Studien als ein potenzieller Brust-Krebs-Medikament derzeit. Darüber hinaus werden Anstrengungen unternommen, bei der Entwicklung von Nukleosidanaloga von Ferrocen in der Studie von DNA/RNA-Wege.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Struktur von Ferrocen beobachtet. Sie sollten jetzt die 18-Elektronen-Regel, die Synthese und Charakterisierung von Ferrocen und einige ihrer Anwendungen verstehen. Danke fürs Zuschauen!

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