Железоорганическая химия — это химия соединений железа, содержащих химическую связь углерод -железо . [1] [2] Железоорганические соединения имеют отношение к органическому синтезу в качестве реагентов , таких как пентакарбонил железа , нонакарбонил дижелеза и тетракарбонилферрат динатрия . В то время как железо принимает степени окисления от Fe (-II) до Fe (VII), Fe (IV) является самой высокой установленной степенью окисления для железоорганических соединений. Хотя железо обычно менее активно во многих каталитических применениях, оно дешевле и « зеленее », чем другие металлы. [3] Железоорганические соединения имеют широкий спектр лигандов , поддерживающих связь Fe-C; как и в случае с другими металлоорганическими соединениями, эти поддерживающие лиганды в основном включают фосфины , монооксид углерода и циклопентадиенил , но также используются жесткие лиганды , такие как амины.
Важными карбонилами железа являются три нейтральных бинарных карбонила: пентакарбонил железа , нонакарбонил ди-железа и додекакарбонил три-железа . Один или несколько карбонильных лигандов в этих соединениях могут быть заменены множеством других лигандов, включая алкены и фосфины. Комплекс железа (-II), тетракарбонилферрат динатрия (Na 2 [Fe(CO) 4 ]), также известный как «реагент Коллмана», получают восстановлением пентакарбонила железа металлическим натрием. Высоконуклеофильный анионный реагент может быть алкилирован и карбонилирован с получением ацильных производных, которые подвергаются протонолизу с образованием альдегидов: [4]
В этом случае карбанион атакует лиганд CO. В дополнительной реакции реактив Коллмана можно использовать для превращения ацилхлоридов в альдегиды. Аналогичные реакции могут быть проведены с солями [HFe(CO) 4 ] - . [5]
Железодиеновые комплексы обычно получают из Fe(CO) 5 или Fe 2 (CO) 9 . Известны производные обычных диенов, таких как циклогексадиен , [7] норборнадиен и циклооктадиен , но даже циклобутадиен можно стабилизировать. В комплексе с бутадиеном диен принимает цис-конформацию . Карбонилы железа являются потенциальными защитными группами для диенов, защищая их от гидрирования и реакций Дильса-Альдера . Циклобутадиентрикарбонил железа получают из 3,4-дихлорциклобутен и Fe 2(КО) 9 .
Циклогексадиены, многие из которых получены Берчем восстановлением ароматических соединений, образуют производные (диен)Fe(CO) 3 . Сродство звена Fe(CO) 3 к сопряженным диенам проявляется в способности карбонилов железа катализировать изомеризацию 1,5-циклооктадиена в 1,3 -циклооктадиен . Циклогексадиеновые комплексы подвергаются гидридному отщеплению с образованием циклогексадиенильных катионов, которые присоединяют нуклеофилы. Удаление гидрида из циклогексадиеновых комплексов железа (0) дает производные двухвалентного железа. [8] [9]
Комплекс енонов (бензилиденацетон)трикарбонил железа служит источником субъединицы Fe(CO) 3 и используется для получения других производных. Он используется аналогично Fe 2 (CO) 9 .