双乙酰基二茂铁的合成及其与1,10-邻菲啰啉之间的光配体交换反应产物剖析
——推荐一个新颖有趣的综合化学实验
2021-07-14孟祥茹李纲
孟祥茹,李纲
郑州大学化学学院,绿色催化中心,郑州 450001
1951年,Kealy和Pauson在用格氏试剂C5H5MgBr处理FeCl3时,意外得到了一种稳定的橙黄色固体,经测定其分子量及C、H、Fe的含量,确定其分子式为:C10H10Fe,并命名为dicyclopentadienyl iron,即二茂铁[1]。随后Wilkinson和Fisher两个课题组分别对二茂铁的结构进行了进一步研究,确定其为夹心型结构且两个茂环相互错开成全错结构[2,3]。基于这两个课题组对二茂铁结构的确定所做出的突出贡献,这两位科学家分享了1973年的诺贝尔化学奖。
二茂铁的制备及其结构的确定开辟了金属有机化学的一个新领域。几十年来,人们对二茂铁及其衍生物的研究热情一直有增无减,合成了种类繁多的二茂铁衍生物,并对其在非线性光学材料、分子磁体材料、绿色催化、医药等领域的应用进行了广泛而系统的研究[4–7],发现了一批具有潜在应用价值的二茂铁衍生物。另外,由于二茂铁属于一种夹心型π配合物,其中的一个茂环或者两个茂环可以与其他π配体发生配体交换反应生成一系列的π配合物[8–11],例如,Astruc及其合作者通过二乙酰基二茂铁与苯或者甲苯之间的配体交换反应得到了两个新的π配合物[12]。
到目前为止,文献中有关二茂铁及其衍生物的配体交换大多是在热反应条件下进行的,芳烃与二茂铁衍生物直接进行光配体交换反应的报道很少。本实验首先希望学生利用前期的学习基础,完整合成并提纯1,1’-二乙酰基二茂铁(DAF),进而利用DAF的光敏性以及1,10-邻菲啰啉(phen)的强螯合能力,在可见光的照射下发生phen取代乙酰基环戊二烯配体的光反应并得到相应的配合物[Fe(phen)3](C5H4COCH3)2·CH3CN·2H2O。……
