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| Section2 =

| MeltingPt = 174 ℃

| BoilingPt = 249 ℃

| Solubility = 不溶

| Solvent = 他の有機溶媒

| SolubleOther = 可溶

-->

| Section3 =

| Section8 =

-->

フェロセン (ferrocene) は分子式が C₁₀H₁₀Fe で表わされる有機金属化合物である。水には不溶である。可燃性であり、人体への刺激性が強いので取り扱いには注意を要する。鉄(II) イオンにシクロペンタジエニルアニオンが上下2個配位結合している。このように上下から中央の原子を挟んだ形状の化合物は、サンドイッチ化合物と呼ばれているR. Dagani (3 December 2001). "Fifty Years of Ferrocene Chemistry" (要登録). Chemical and Engineering News, 79 (49): 37-38. [外部リンク] 記事。

フェロセンはきわめて安定な酸化還元特性を示すため、Fe(III)/Fe(II) の酸化還元電位はサイクリック・ボルタンメトリー測定の際に基準として用いられる。

◆歴史

フェロセンは偶然の中から発見された化合物である。1951年に、デュケイン大学のPausonとKealyが臭化シクロペンタジエニルマグネシウムと酸化鉄(III)からジエンの酸化的カップリングにより、「非常に安定な薄オレンジ色の粉末」が得られることを報告した。この安定性はシクロペンタジエニルの負電荷が主な原因であったが、発見当時はη⁵のサンドイッチ構造を取っているとの認識はなされていなかったT. J. Kealy, P. L. Pauson (1951). "A New Type of Organo-Iron Compound". Nature 168: 1039. DOI:[外部リンク] 10.1038/1681039b0。

1952年、ロバート・バーンズ・ウッドワードとジェフリー・ウィルキンソンはフェロセンの反応性を検証することで、構造を推定したG. Wilkinson, M. Rosenblum, M. C. Whiting, R. B. Woodward (1952). "The Structure of Iron Bis-Cyclopentadienyl". Journal of the American Chemical Society 74: 2125 - 2126. DOI:[外部リンク] 10.1021/ja01128a527。同じく1952年にはエルンスト・フィッシャーがこの2者とは独立に、フェロセンがサンドイッチ構造であると推定すると共に他のメタロセンの合成に着手したE. O. Fischer, W. Pfab (1952). "Zur Kristallstruktur der Di-Cyclopentadienyl-Verbindungen des zweiwertigen Eisens, Kobalts und Nickels". Z. Naturforsch. B 7: 377 - 379. 。最終的にはNMRスペクトル解析とX線結晶構造解析によりフェロセンの構造が決定されたJ. Dunitz, L. Orgel, A. Rich (1956). "The crystal structure of ferrocene". Acta Crystallographica 9: 373?5. DOI:[外部リンク] 10.1107/S0365110X56001091Pierre Laszlo, Roald Hoffmann, (2000). "Ferrocene: Ironclad History or Rashomon Tale?". Angewandte Chemie International Edition 39: 123 - 124. [外部リンク] 記事。この独特なサンドイッチ構造はDブロック元素と炭化水素とが形成する錯体として非常に面白い研究対象であり、フェロセンの発見は有機金属化学のさきがけとなった。

ミュンヘン大学のエルンスト・フィッシャーと、インペリアル・カレッジ・ロンドンのジェフリー・ウィルキンソンは有機金属化学に対する貢献が認められ、ノーベル化学賞を共同受賞した。

シクロペンタジエニルナトリウムと無水塩化鉄(II)をエーテル系の溶媒中で反応させることで、より効率的にフェロセンが得られることが判明している。

◆電気的構造

フェロセンの中心にある鉄原子は、通常 +2 の酸化状態を取っていることがメスバウアー分光法により示されている。一方2つのシクロペンタジエニル環はそれぞれ -1 の負電荷を帯びているが、これはシクロペンタジエンがアニオンとなることで生じた余剰電子が、5つのπ軌道に分散することでシクロペンタジエン環が6π電子系となり、その結果環が芳香族性を帯び安定性が増すためである。これらのπ電子によりシクロペンタジエニル環は中央の金属と共有結合を形成しており、Fe²⁺の6つのd電子と併せ、18電子則を満たす錯体を形成している。このためフェロセンは特に安定である。

◆物理的性質

フェロセンは空気中で安定なオレンジ色の固体である。対称性が良く分子全体として中性であることから、ベンゼンなどの通常の有機溶媒には可溶であるが、水には不溶である。

フェロセンは通常100程度で昇華する。減圧下で加熱すると容易に昇華する。昇華に関しての、圧力と温度との関連を以下に示すMonte, M. J. S.; Santos, L. M. N. B. F.; Fulem, M.; Fonseca, J. M. S. & Sousa, C. A. D., (2006). "New static apparatus and vapor pressure of reference materials: Naphthalene, benzoic acid, benzophenone, and ferrocene", J. Chem. Eng. Data, 51, 757-766。

◆化学的性質

◇求電子剤との反応性

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