Estrutura do ferroceno

Fonte: Tamara M. Powers, Departamento de Química da Texas A&M University

Em 1951, Kealy e Pauson relataram à Natureza a síntese de um novo composto organometálico, ferroceno. ¹ Em seu relatório original, Pauson sugeriu uma estrutura para ferrocene na qual o ferro é singly ligado (ligações sigma) a um átomo de carbono de cada ligante cícloenta(Figura 1, Estrutura I). ¹^,²^,³ Este relatório inicial levou ao amplo interesse na estrutura da ferrocena, e muitos cientistas líderes participaram da elucidação estrutural desta nova molécula interessante. Wilkinson e Woodward foram rápidos em sugerir uma formulização alternativa onde o ferro é "sanduíche" entre dois ligantes de ciclopentadiena, com ligação igual a todos os 10 átomos de carbono(Figura 1, Estrutura II). ⁴ Aqui, vamos sintetizar a ferrocene e decidir, com base em dados experimentais (IR e ¹H NMR), qual dessas estruturas é observada. Além disso, estudaremos a eletroquímica da ferrocene coletando um voltammograma cíclico. No decorrer deste experimento, introduzimos a regra de 18 elétrons e discutimos a contagem de elétrons de valência para complexos metálicos de transição.

Figura 1. Duas estruturas propostas de ferroceno.

1. Quebrando o Dimer Cyclopentadiene(Figura 3)

Cyclopentadiene sofre uma reação diels-alder consigo mesmo para dar dicyclopentadiene. Esta reação é reversível, por isso a rachadura é realizada usando o princípio de La Châtelier para conduzir a reação reversa destilando o monômero cyclopentadiene (b.p. 42 °C) longe do dimer dicyclopentadiene (b.p. 170 °C). A reação de dimerização é lenta quando a cciclopentadiene é mantida fria, mas deve estar rec...

Caracterização ferrocena:

¹ H NMR (clorofórmio-d,300 MHz, δ, ppm): 4,15 (s).

O espectro ^{de 1}H NMR de ferroceno mostra claramente uma única ressonância, consistente com a estrutura II.

Um CV de ferrocene é dado abaixo. O valor E_1/2 obtido para a oxidação da ferrocena foi +90 mV (acetonitrilo, taxa de varredura 100 mV/s, 0,1 M (Bu₄N)PF₆, eletrodo de trabalho de carbono vidrado). O casal ferroceno/ferrocenium redox é comumente usado como refe...

Neste vídeo, discutimos a ferrocene e o papel que ela desempenhou no desenvolvimento da química organometálica. Ferrocene foi sintetizado e caracterizado por ¹H NMR e espectroscopia ir. Ambos os espectros são consistentes com o 18 e⁻ Estrutura II, onde o ferro é "sanduíche" entre dois ligantes de cílopentadiena, com ligação igual a todos os 10 átomos de carbono(Figura 1, Estrutura II). A oxidação da ferrocena à castação ferrocênio foi observada eletroquim...

1. Kealy, T. J., Pauson, P. L. A New Type of Organo-Iron Compound. Nature. 168 (4285), 1039-1040 (1951).

2. Pauson, P. L. Ferrocene—how it all began. J Organomet Chem. 637, 3-6 (2001).

3. Seeman, J. I., Cantrill, S. Wrong but seminal. Nat Chem. 8 (3), 193-200 (2016).

4. Wilkinson, G., Rosenblum, M., Whiting, M. C., Woodward, R. B. The Structure of Iron Bis-cyclopentadienyl. 74, 2125-2126 (1952).

5. Green, M. L. H., Parkin, G. Application of the Covalent Bond Classification Method for the Teaching of Inorganic Chemistry. J Chem Educ. 91 (6), 807-816 (2014).

6. Press Release. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1973/press.html.

7. Crabtree, R. H. The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 6th ed. John Wiley & Sons. Hoboken. 2014.

8. Gildner, P. G., Colacot, T. J. Reactions of the 21^st Century: Two Decades of Innovative Catalyst Design for Palladium-Catalyzed Cross-Couplings. Organometallics. 34, 5497-5508 (2015).

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