Хіміки з Німеччини та Китаю отримали сендвічеву сполуку, в якій залізо знаходилося між двома чотиричленими кільцями з атомів фосфору. Повністю неорганічний аналог фероцену вдалося синтезувати в дві стадії з червоного фосфору і солі заліза. Продукт виявився стійкою кристалічною речовиною. Стаття опублікована в журналі.
Фероцен - сендвічева сполука заліза з формулою [Fe (C5H5) 2], в якій атом металу знаходиться між двома п'ятичленими циклами з атомів вуглецю. Його вперше отримали в 1951 році Томас Кілі (Thomas J. Kealy) і Пітер Посон (Peter L. Pauson), поклавши початок хімії металоценів. Пізніше вчені навчилися замінювати вуглецеві кільця металоценів на неорганічні - з атомів фосфору або миш'яку.
Наприклад, за реакцією солі NaP5 з дихлоридом заліза в присутності циклопентадієніда натрію можна отримати аналог фероцену [Fe (C5H5) (P5)], в якому одне з п'ятичених кілець буде вуглецем, а інше - фосфорним. Але отримати з'єднання, в якому обидва п'ятичні кільця складалися б тільки з атомів фосфору, поки не вдалося. Але, згідно з комп "ютерними розрахунками, молекула [Fe (P5) 2] не поступається фероценою стабільності.
Хіміки під керівництвом Сунь Чжун-Міна (Sun Zhong-Ming) з Нанькайського університету вирішили отримати інший неорганічний аналог фероцену з чотиричленими фосфорними циклами. Вони припустили, що таке з'єднання буде стабільне у вигляді двозарядного аніону. А хорошим вихідцем для його синтезу послужить з'єднання з формулою KP - продукт взаємодії металевого калію з червоним фосфором.
Спочатку вчені змішали калій з фосфором у співвідношенні один до одного, перетерли суміш у порошок і нагрівали її при 500 градусах протягом 24 годин. Отриману речовину хіміки розчинили в етилендіаміні, а в розчин додали трет-бутилат заліза (III) Fe (Ot-Bu) 3 і криптанд для зв'язування іонів калію. Через 2 години хіміки відокремили осад, і залишили розчин на два тижні. У результаті зросли червоні стійкі на повітрі кристали двох речовин. Перекристалізація з пірідіну дозволила їх розділити, і хіміки почали з'ясовувати структуру продуктів.
Рентгеноструктурний аналіз кристалів показав, що побічний продукт реакції - сіль калію з аніоном [Fe (P4) 2] 2-, в якому два чотирьохченні кільця з атомів фосфору оточують атом заліза. Це сполука і хотіли отримати хіміки. Але основним продуктом виявилася сіль з аніоном більш складної будови. У ньому по один бік атома заліза було чотиричлене фосфорне кільце, а по інший - біціклічний фрагмент із семи атомів фосфору. Структури обох сполук вдалося додатково підтвердити за допомогою мас-спектрометрії та ЯМР-спектроскопії на ядрах фосфору-31.
Далі хіміки спробували підвищити вихід аналога фероцену. Вони з'ясували, що одна з небажаних побічних реакцій - окислення угруповань P42- тривалентним залізом. Щоб його не відбувалося, вчені додали в реакційну суміш чверть еквівалента металевого калію. В результаті їм вдалося отримати суміш солей у співвідношенні п'ять до одного. При цьому основним продуктом була потрібна сіль з аніоном [Fe (P4) 2] 2-.
В результаті хіміки отримали повністю неорганічний аналог фероцену. Він був сіль калію, аніон якої [Fe (P4) 2] 2- мав сендвічеву структуру. Вихід продукту склав 63 відсотки. Автори статті вважають, що їхній метод синтезу дозволить отримати й інші фосфорні аналоги сендвічевих сполук.
Сендвічеві комплекси утворюють не тільки метали. Нещодавно ми розповідали про те, як хіміки отримали перші сендвічеві комплекси неметалу селену і півметалу телура.