ノナカルボニル二鉄

ノナカルボニル二鉄：有機金属化学における重要な試薬

ノナカルボニル二[鉄]₉)は、[鉄]]の錯体であり、有機金属化学と有機合成において重要な試薬として広く利用されています。五羰基[[鉄]₅)よりも反応性の高い[鉄]の供給源となる一方、不揮発性であるため、取り扱いが比較的容易です。

物理的性質と合成

ノナカルボニル二鉄は、雲母状の橙色の固体として存在します。多くの一般的な溶媒にはほとんど溶けません。合成は、五羰基鉄を酢酸溶液中で光分解することで高収率で得られます。この反応では、二つの五羰基鉄分子から一酸化炭素分子が脱離し、ノナカルボニル二鉄が生成します。


2Fe(CO)₅ → Fe₂(CO)₉ + CO

構造

ノナカルボニル二鉄の分子構造は、3つの架橋一酸化炭素配位子によって結合された二つのFe(CO)₃中心から成り立っています。それぞれの鉄原子は、ほぼ八面体構造をとっています。低い溶解度のため、結晶構造の解明は困難でしたが、メスバウアー分光法による解析から、D₃h対称構造であることが示唆されています。

反応

ノナカルボニル二鉄は、様々な有機金属化合物の合成において重要な前駆体として機能します。例えば、THF溶液中では、少量のノナカルボニル二鉄が分解し、五羰基鉄とテトラカルボニル鉄-THF錯体が生成すると考えられています。


Fe₂(CO)₉ → Fe(CO)₅ + Fe(CO)₄(THF)


この特性を利用し、様々な有機金属化合物の合成に用いられます。具体的には、トリカルボニルシクロブタジエン鉄の合成や、野依(3+2)反応と呼ばれるジブロモケトンからのシクロペンタジエノンの合成などに利用されています。(3+2)環化付加反応は、有機合成において重要な反応の一つで、複雑な環状化合物を効率的に合成することができます。ノナカルボニル二鉄はその反応における重要な触媒として機能します。

さらに、低温下での紫外可視光分解では、不飽和錯体であるFe₂(CO)₈の異性体が生成することも知られています。この反応は、金属-金属結合の性質を理解する上で重要な知見を与えてくれます。

まとめ

ノナカルボニル二[鉄]]は、その独特の構造と反応性から、有機金属化学において非常に重要な役割を果たしています。反応性の高い[[鉄]源として、様々な有機金属化合物の合成に広く用いられており、今後も有機合成化学の発展に貢献する重要な試薬の一つとして注目されています。その合成、構造、反応性の理解は、より複雑な有機金属化合物の開発や、触媒反応の機構解明に繋がる重要な基礎となります。

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