Ferroseen

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search
Eienskappe

Algemeen

Naam Ferroseen 
IUSTC-naam Ferroseen[1] 
Ander name Disiklopentadienielyster
Bis(η5-siklopentadieniel)yster
Struktuurformule van Ferroseen
Ferrocene 3d model 2.png
Chemiese formule C10H10Fe
Molêre massa 186,04 g•mol-1
CAS-nommer 102-54-5  
Voorkoms ligte oranje poeier  
Reuk kamferagtig
Fasegedrag
Smeltpunt 172,5 °C
Kookpunt 249 °C
Digtheid 1,107 g•cm-3 (teen 0 °C)
Oplosbaarheid Onoplosbaar in water, oplosbaar in die meeste organiese oplosmiddels

Suur-basis eienskappe

pKa

Veiligheid

Flitspunt

Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.

 
Gepoederde ferroseen

Ferroseen is 'n organometaalverbinding met die formule Fe(C5H5)2. Die molekule bestaan uit twee siklopentadienielringe wat aan weerskante van 'n sentrale ysteratoom gebind is.

Dit is 'n oranje vaste stof met 'n kamferagtige reuk met 'n sublimasietemperature bo kamertemperatuur en is oplosbaar in die meeste organiese oplosmiddels. Dit is opmerklik vanweë sy stabiliteit: dit word nie beïnvloed deur lug, water, sterk basisse nie, en kan tot 400 °C verhit word sonder om te ontbind. In oksiderende toestande kan dit omkeerbaar met sterk sure reageer om die ferroseeniumkatioon [Fe(C5H5)2]+.[2]

Die vinnige groei van organometaalchemie word dikwels toegeskryf aan die opwinding wat voortspruit uit die ontdekking van ferroseen en sy vele analoë (metalosene).

Geskiedenis[wysig | wysig bron]

Ontdekking[wysig | wysig bron]

Ferroseen is al drie keer per ongeluk ontdek. Die eerste bekende sintese is in die laat 1940's deur onbekende navorsers van die Union Carbide maatskappy, wat warm siklopentadiene-damp deur 'n ysterpyp probeer voer het. Die damp het met die pypwand gereageer en 'n "geel slyk" geskep wat die pyp verstop het. Jare later is 'n monster van die slyk wat gered is geanaliseer deur E. Brimm en daar is gevind dat dit uit ferroseen bestaan.[2][3]

Die tweede keer was omstreeks 1950, toe navorsers van British Oxygen gepoog het om amiene uit koolwaterstowwe en stikstof te sintetiseer in 'n wysiging van die Haber-proses. Toe hulle siklopentadieen met stikstof teen 300 °C onder atmosferiese druk probeer te laat reageer, was hulle teleurgesteld om te sien dat die koolwaterstof met 'n ysterbron reageer wat ferroseen gelewer het. Alhoewel hulle ook die merkwaardige stabiliteit daarvan waargeneem het het hulle die waarneming opsy gesit en dit eers gepubliseer nadat Peter Pauson sy bevindings in 1951 gerapporteer het.[2][4][5]

In 1951 het Peter L. Pauson en Thomas J. Kealy aan die Duquesne Universiteit probeer om fulvaleen [(C5H4)2] deur oksidatiewe dimerisering van siklopentadieen (C5H6) voor te berei . Daartoe het hulle die Grignard-verbinding siklopentadienielmagnesiumbromied in diëtieleter met ysterchloried as 'n oksideermiddel gereageer.[2] In plaas van die verwagte fulvaleen, het hulle egter 'n ligte oranje poeier van "merkwaardige stabiliteit" met die formule C10H10Fe verkry.[3][6]

Kealy en Pauson se Grignard-sintese van ferroseen. Die alternatiewe reaksie van dihidrofulvaleen om fulvaleen te vorm kom nie voor nie.

Bepaling van die struktuur[wysig | wysig bron]

Pauson en Kealy se oorspronklike, verkeerde begrip van ferroseen se molekulêre struktuur.[6]

Pauson en Kealy het vermoed dat die verbinding twee siklopentadienielgroepe het, elk met 'n enkele kovalente binding van die versadigde koolstofatoom tot die ysteratoom.[2] Die struktuur strook egter nie met die bestaande bindingsmodelle nie en kan nie die onverwagte stabiliteit van die verbinding verklaar nie, en chemici het gesukkel om die regte struktuur te vind.[5][7]

Die struktuur is in 1952 deur drie navorsingsgroepe afgelei en onafhanklik gerapporteer:[8]

Begrip van die struktuur[wysig | wysig bron]

Die "toebroodjie"-struktuur van ferroseen was skokkend nuut en het nuwe teorie vereis om te verduidelik. Toepassing van molekulêre orbitale teorie met die aanname van 'n Fe2+-sentrum tussen twee siklopentadienied-anione (C5H5) het gelei tot die suksesvolle Dewar-Chatt–Duncanson-model, wat die korrekte voorspelling van die meetkunde van die molekule moontlik gemaak het, asook die merkwaardige stabiliteit daarvan verduidelik.[16][17]

Impak[wysig | wysig bron]

Ferroseen was nie die eerste bekende organometaalverbinding nie. Zeise se sout K[PtCl3(C2H4)]·H2O is in 1831 gerapporteer,[18][19] Mond se ontdekking van Ni(CO)4 het in 1888 plaasgevind,[20] en organolitiumverbindings is in die dertigerjare ontwikkel.[21] Daar kan egter geargumenteer word dat dit die ontdekking van ferroseen is wat organometaalchemie as 'n aparte vakgebied van chemie begin het. Dit het ook gelei tot 'n ontploffing van belangstelling in verbindings van d-blokmetale met koolwaterstowwe.

Die ontdekking is so belangrik geag dat Wilkinson en Fischer die Nobelprys vir Chemie in 1973 gedeel het "vir hul baanbrekerswerk wat onafhanklik van mekaar uitgevoer is ten opsigte van die chemie van die organometaalverbindings – die sogenaamde toebroodjieverbindings".[22]

Toepassings van ferroseen en sy afgeleides[wysig | wysig bron]

Ferroseen en die talle afgeleides daarvan is nie op groot skaal van toepassing nie, maar het baie gebruike wat die ongewone struktuur benut:

  • Brandstofbymiddels: Ferroseen en van sy afgeleides is as brandstofbymiddels gebruik. Hulle is veiliger as die tetraetiellood wat voorheen gebruik is.[23]
  • Vuurpylbrandstof: Ferroseen en verwante derivate word gebruik as kragtige brandstofsnelheidskatalisators in saamgestelde dryfmiddels met ammoniumperchloraat.[29]

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. IUSTC (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (in Engels). The Royal Society of Chemistry. p. 1041. doi:10.1039/9781849733069. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Werner, H (2012). "At Least 60 Years of Ferrocene: The Discovery and Rediscovery of the Sandwich Complexes". Angew. Chem. Int. Ed. (in Engels). 51 (25): 6052–6058. doi:10.1002/anie.201201598. PMID 22573490.
  3. 3,0 3,1 Pauson, Peter L. (2001). "Ferrocene—how it all began". Journal of Organometallic Chemistry (in Engels). 637–639: 3–6. doi:10.1016/S0022-328X(01)01126-3.
  4. Miller, S. A.; Tebboth, J. A.; Tremaine, J. F. (1952). "114. Dicyclopentadienyliron". Journal of the Chemical Society (in Engels): 632–635. doi:10.1039/JR9520000632.
  5. 5,0 5,1 5,2 Laszlo, Pierre; Hoffmann, Roald (2000). "Ferrocene: Ironclad History or Rashomon Tale?" (PDF). Angewandte Chemie International Edition (in Engels). 39 (1): 123–124. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<123::AID-ANIE123>3.0.CO;2-Z. PMID 10649350.
  6. 6,0 6,1 Kealy, T. J.; Pauson, P. L. (1951). "A New Type of Organo-Iron Compound". Nature (in Engels). 168 (4285): 1039–1040. Bibcode:1951Natur.168.1039K. doi:10.1038/1681039b0. S2CID 4181383.
  7. Federman Neto, Alberto; Pelegrino, Alessandra Caramori; Darin, Vitor André (2004). "Ferrocene: 50 Years of Transition Metal Organometallic Chemistry — From Organic and Inorganic to Supramolecular Chemistry (Abstract)". Trends in Organometallic Chemistry (in Engels). Research Trends. 4: 147–169.
  8. Werner, H. (2008). Landmarks in Organo-Transition Metal Chemistry: A Personal View (in Engels). New York: Springer Science. pp. 161–63. ISBN 978-0-387-09847-0.
  9. Wilkinson, G.; Rosenblum, M.; Whiting, M. C.; Woodward, R. B. (1952). "The structure of iron bis-cyclopentadienyl". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 74 (8): 2125–2126. doi:10.1021/ja01128a527.
  10. Fischer, E. O.; Pfab, W. (1952). "Zur Kristallstruktur der Di-Cyclopentadienyl-Verbindungen des zweiwertigen Eisens, Kobalts und Nickels" [Oor die kristalstruktuur van die bis-siklopentadienielverbindings van tweewaardige yster, kobalt en nikkel]. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (in Duits). 7 (6): 377–339. doi:10.1002/zaac.19532740603.
  11. Fischer, E. O.; Pfab, W. (1952). "Zur Kristallstruktur der Di-Cyclopentadienyl-Verbindungen des zweiwertigen Eisens, Kobalts und Nickels" [Oor die kristalstruktuur van die bis-siklopentadienielverbindings van tweewaardige yster, kobalt en nikkel]. Zeitschrift für Naturforschung B (in Duits). 7 (7): 377–379. doi:10.1515/znb-1952-0701.
  12. Okuda, Jun (28 Desember 2016). "Ferrocene - 65 Years After". European Journal of Inorganic Chemistry (in Engels). 2017 (2): 217–219. doi:10.1002/ejic.201601323. ISSN 1434-1948.
  13. Eiland, Philip Frank; Pepinsky, Ray (1952). "X-ray Examination of Iron Biscyclopentadienyl". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 74 (19): 4971. doi:10.1021/ja01139a527.
  14. Dunitz, J. D.; Orgel, L. E. (1953). "Bis-Cyclopentadienyl – A Molecular Sandwich". Nature (in Engels). 171 (4342): 121–122. Bibcode:1953Natur.171..121D. doi:10.1038/171121a0. S2CID 4263761.
  15. Dunitz, J.; Orgel, L.; Rich, A. (1956). "The crystal structure of ferrocene". Acta Crystallographica (in Engels). 9 (4): 373–375. doi:10.1107/S0365110X56001091.
  16. Mingos, D.M.P. (2001). "A Historical Perspective on Dewar's Landmark Contribution to Organometallic Chemistry". Journal of Organometallic Chemistry (in Engels). 635 (1–2): 1–8. doi:10.1016/S0022-328X(01)01155-X.
  17. Mehrotra, R.C.; Singh, A. (2007). Organometallic Chemistry: A Unified Approach (in Engels) (2de uitg.). New Delhi: New Age International. pp. 261–67. ISBN 978-81-224-1258-1.
  18. Zeise, W.C. (1831). "Von der Wirkung zwischen Platinchlorid und Alkohol, und von den dabei entstehenden neuen Substanzen" [Oor die effek tussen platinumchloried en alkohol, en oor die nuwe stowwe wat in die proses ontstaan]. Annalen der Physik (in Duits). 97 (4): 497–541. Bibcode:1831AnP....97..497Z. doi:10.1002/andp.18310970402.
  19. Hunt, L.B. (1984). "The First Organometallic Compounds: William Christopher Zeise and his Platinum Complexes" (PDF). Platinum Metals Review (in Engels). 28 (2): 76–83.
  20. Leigh, G.J.; Winterton, N., reds. (2002). Modern Coordination Chemistry: The Legacy of Joseph Chatt (in Engels). Cambridge, UK: RSC Publishing. pp. 101–10. ISBN 978-0-85404-469-6.
  21. Eisch, John J. (2002). "Henry Gilman: American Pioneer in the Rise of Organometallic Chemistry in Modern Science and Technology". Organometallics (in Engels). 21 (25): 5439–5463. doi:10.1021/om0109408. ISSN 0276-7333.
  22. "The Nobel Prize in Chemistry 1973" (in Engels). Nobel Foundation. Besoek op 16 Julie 2021.
  23. "Application of fuel additives" (PDF) (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 5 Mei 2006.
  24. Van Staveren, Dave R.; Metzler-Nolte, Nils (2004). "Bioorganometallic Chemistry of Ferrocene". Chemical Reviews (in Engels). 104 (12): 5931–5986. doi:10.1021/cr0101510. PMID 15584693.
  25. Biot, C.; Nosten, F.; Fraisse, L.; Ter-Minassian, D.; Khalife, J.; Dive, D. (2011). "The antimalarial ferroquine: from bench to clinic". Parasite (in Engels). 18 (3): 207–214. doi:10.1051/parasite/2011183207. ISSN 1252-607X. PMC 3671469. PMID 21894260.
  26. Roux, C.; Biot, C. (2012). "Ferrocene-based antimalarials". Future Med. Chem. (in Engels). 4 (6): 783–797. doi:10.4155/fmc.12.26. PMID 22530641.
  27. Ornelas, Catia (2011). "Application of ferrocene and its derivatives in cancer research". New Journal of Chemistry (in Engels). 35 (10): 1973. doi:10.1039/c1nj20172g. S2CID 56521492.
  28. Babin, V. N. (2014). "Ferrocenes as potential anticancer drugs. Facts and hypotheses". Russ. Chem. Bull. (in Engels). 63 (11): 2405–2422. doi:10.1007/s11172-014-0756-7. S2CID 94618726.
  29. "Ferrocene Burn Rate Catalyst". www.rocketmotorparts.com (in Engels). Besoek op 16 Julie 2021.