Металлоцены

Металлоцены — органические соединения, образованные переходным металлом и циклопентадиеном.

Молекулы металлоценов имеют вид «сэндвича»: ион металла со степенью окисления +2 находится между двумя параллельными циклопентадиенильными кольцами на равном от них расстоянии. В большей части металлоценов металл связан с лигандами ковалентной связью, но в манганоцене химическая связь образуется за счёт электростатического взаимодействия катиона Mn²⁺ и анионов C₅H₅. В хромоцене и ванадоцене связь иона металла с лигандами также имеет частично ионный характер. Взаимное расположение циклопентадиенильных колец зависит от соединения: если в ферроцене эти кольца находятся в призматической или антипризматической конфигурации, то в рутеноцене и осмоцене — в призматической.

Металлоцены имеют интенсивную окраску и хорошо растворяются во многих органических растворителях. Способны возгоняться. Если ион металла в молекуле металлоцена имеет электронную оболочку как у благородных газов (например, в ферроцене, рутеноцене и осмоцене), то такие соединения являются довольно устойчивыми — выдерживают нагревание до 400 °C, не подвержены окислению на воздухе. Такие соединения обладают ароматическими свойствами: вступают в реакции электрофильного замещения (реакции сульфирования, ацилирования, меркурирования, металлирования). Менее устойчив никелоцен. Другие металлоцены неустойчивы на воздухе и быстро окисляются.

Металлоцены взаимодействуют с электроноакцепторными группами, образуя комплексы с переносом заряда. Они способны образовывать металлоцениевые катионы, устойчивые в кислых растворах, например: [(C₅H₅)₂M]⁺ и образующие малорастворимые соединения с комплексными анионами [PF₆]^-, [BF₄]^-, [PtCl₆]^2-, [PhB₄]^-

Никелоцен способен обменивать свои циклопентадиенильные кольца на другие лиганды при взаимодействии с Ni(CO)₄, NO, PPh₃, KCN в среде жидкого аммиака, а также присоединять к непредельные соединения. Кобальтоцен окисляется водой с выделением молекулярного водорода и образованием кобальтоцениевого катиона [(C₅H₅)₂Co]⁺, а с галогеноводородами образует соль кобальтоцения и устойчивые комплексные соединения:

${\displaystyle {\mathsf {2[(C_{5}H_{5})_{2}Co]+CCl_{4}\rightarrow [(C_{5}H_{5})_{2}Co]Cl+\pi {\text{-}}[(C_{5}H_{5})_{2}Co]CCl_{3}}}}$

Многие другие металлоцены неустойчивы к нагреванию и действию окислителей, чем напоминают карбены.

Синтез металлоценов заключается в реакции циклопентадиенидов щелочных металлов, таллия или магния с солями или ацетилацетонатами переходных металлов, а также прямым взаимодействием циклопентадиена с солью или карбонилом переходного металла.

Металлоцены используются в качестве катализаторов и сокатализаторов в различных гомогенных реакциях, как лекарственные средства и присадки к топливам и маслам. Они также применяются как промежуточные реагенты в органическом синтезе.

Диметаллоцены — это молекулы, состоящие не из одного, а из двух ионов металла, окруженные углеродными кольцами. В 2004 году группа исследователей из Университета Севильи обнаружила диметаллоцен, включающий два атома цинка. В 2023 году в Британии синтезировали такую же молекулу, содержащую два атома бериллия.

В 2024 году ученые из Саарского университета (докторант Ига Бишофф и другие), под руководством доктора Андре Шефера получили первый в мире гетеробиметаллический диметаллоцен, в молекулу которого входит два разных металла — алюминий и литий. Молекулы этого вещества оказались весьма нестабильными в нормальных условиях и изучаются в атмосфере инертных газов^[1].

• От медицины до энергетики: открыта чудо-молекула, которая может революционизировать современные технологии  (рус.). www.securitylab.ru (7 сентября 2023). Дата обращения: 11 сентября 2023.

• Кнунянц И. Л. и др. т.3 Мед-Пол // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1992. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.