有機鉄化合物

有機鉄化合物について

有機[鉄]]化合物とは、炭素と鉄による化合物で、化学合成において重要な役割を果たします。特に、ペンタカルボニル鉄やノナカルボニル二鉄、テトラカルボニル鉄]酸ナトリウムなどの[[試薬が知られています。鉄はFe(-II)からFe(VI)までの異なる酸化状態を取ることができ、そのため多様な化学反応に関与できます。鉄は他の金属に比べて触媒としての能力は劣りますが、安価であり、環境に優しい材料として重視されています。

有機鉄化合物の特性

有機鉄化合物の大きな特徴は、その多様な配位子によってFe-C結合を支持することでしょう。しばしば使用される配位子にはホスフィンや一酸化炭素、シクロペンタジエニルアニオンが含まれ、アミンなどの硬い配位子も見られます。これらの配位子の多様性が、化合物の反応性を高める一因となっています。

アルキル・アリール化合物

ペルアルキルやペルアリール錯体は、シクロペンタジエニルアニオンや一酸化炭素錯体よりもはるかに稀です。具体的な例として、Fe(norbornyl)4やテトラメシチル二鉄が挙げられます。

鉄カルボニル

重要な[鉄]]カルボニルに関して、ペンタカルボニル鉄、ノナカルボニル二鉄、ドデカカルボニル三鉄の3種類が特に重要です。これらのカルボニル配位子は、ジエンやホスフィンなどの配位子によって置き換えることが可能です。鉄カルボニルは、カルボニル化反応における化学反応で広く使用されます。たとえば、テトラカルボニル鉄]酸ナトリウム（一般に「コールマン[[試薬」と呼ばれます）を用いることで、アルキル化反応が行われ、アシル誘導体が生成されます。これらはさらにプロトノリシスを経てアルデヒドに変換されることがあります。

ジエン鉄化合物

鉄ジエン錯体は通常、Fe(CO)5またはFe2(CO)9から合成されます。一般的なジエンの誘導体としては、シクロヘキサジエンやノルボルナジエン、シクロオクタジエンなどがあります。特に、シクロヘキサジエン錯体には求核剤を加えることでヒドリド引き抜き反応が起こり、シクロヘキサジエニルカチオンが生成されます。

硫黄とリン誘導体

鉄カルボニルは、チオールやホスフィンと反応し、Fe2(SR)2(CO)6やFe2(PR)2(CO)6のような錯体が生成されます。正四面体型のチオラートも同様の方法で得られます。

フェロセンとその誘導体

20世紀における有機金属化学の発展は、フェロセンの発見による影響が大きいです。この化合物は非常に安定しており、様々なサンドイッチ化合物を生成します。フェロセンは、シクロペンタジエニルナトリウムと塩化鉄(II)の反応によって得られます。さまざまな反応に使われ、特に特殊な構造を持つ分子を組み立てる際の基盤として重要です。

有機合成における有機鉄化合物の利用

鉄は、低毒性で安価なため、化学量論的な試薬としてよく用いられています。具体的には、アルドール反応やマイケル付加、フリーデル・クラフツ反応などの触媒として使われ、環化反応や還元反応などにも利用されます。また、生物有機金属化学の領域では、ヒドロゲナーゼや一酸化炭素デヒドロゲナーゼの活性部位に見られることから、その重要性が示されています。これにより、有機鉄化合物は多様な反応での活躍が期待されています。

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