TheChef
2010-11-27 12:22
Ciao a tutti, dopo un' assenza prolungata da necessità universitarie, torno anche se per poco con una bella sintesi, in particolare con una sintesi metallorganica.
Tale sintesi è stata eseguita in un laboratorio didattico presso la facoltà.
Non spendo altre parole e inizio subito.
Reagenti:
diciclopentadiene (http://en.wikipedia.org/wiki/Dicyclopentadiene )
FeCl2*4H2O (http://it.wikipedia.org/wiki/Cloruro_ferroso )
Olio di vaselina
KOH (http://it.wikipedia.org/wiki/Idrossido_di_potassio )
Monoglyme (http://en.wikipedia.org/wiki/Dimethoxyethane )
HCL (http://it.wikipedia.org/wiki/Acido_cloridrico )
Ciclopentadiene (http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclopentadiene )
Reazioni
2 KOH(s) + HCp(DME) ↓ KCp(DME) + KOH·H2O(s)
2 KCp(DME) + FeCl2·4H2O(DMSO) + 4 KOH(s) ↓ 2 KCl(sol) + FeCp2(sol) + 4 KOH·H2O(s)
Sintesi:
Preparazione del ciclopentadiene dal diciclopentadiene per craking.
Poichè il Ciclopentadiene (HCp) non è stabile, tende infatti da dare reazioni di Diels-Alder per dare il diciclopentadiene (DCP), si esegue un craking termico del diciclopentadiene, e sfruttando il diverso punto di ebollizione dei due composti (40°C per i ciclopentadiene e 140°C per il diciclopentadiene) si separano per distillazione frazionata.
Vengono posti circa 10ml di DCP in un pallone assieme a 10ml di olio di vaselina (ha la funzione di non poratre a secco l'ambienete di reazione) in un pallone da 100ml come nell' apparato di reazione mostrato in foto.
http://img35.imageshack.us/i/img1116dt.jpg/
La miscela viene così riscaldata su un isomantello, a 39°C si comincia a distillare il ciclopentadiene, raccolti circa 6ml si sospende la distillazione, e si ripone velocemente il prodotto in freezer a -20°C (assicura di rallenatre la riconvcersione nel DCP)
Nel frattempo si è disciolto del FeCl2*4H20 in DMSO, tramite agitazione magnetica, tale dissoluzione ha richiesto un giorno.
Preparazione del Potassiociclopentadienuro
In un ambiente di reazione formato da pallone a 3 colli, gocciolatore e rubinetto per il gas si introducono 8g di KOH finemente macinato, seguiti da 20ml di DME (dimetossietano=monoglyme) come solvente.
Nell'ambienete di reazione si è fatto subito l'atmosfera inerte con gas azoto, durante il quale viene lasciata l'agitazione magnetica.
http://img132.imageshack.us/i/img1126xg.jpg/
Vengono poi introdotti 2ml di HCp (ciclopentadiene) in controcorrente di azoto.
Abbiamo poi ripristinato l'atmosfera inerte molto velocemente sempre con l'agitazione magnetica accesa.
In questo passaggio avviene la deprotonazione del HCp per dare lo ione ciclopentadienuro (Cp-) di colore rosso, il quale si può coordinare al potassio, ma nell'amebiente di reazione, grazie al solvente appropriato, rimane in soluzione.
Il forte eccesso di KOH ha due benefici:
-in ambiente non acquoso la basicità è notevole (si calcola una capacità di deprotonare acidi con una pKa di -31)
-essendo igroscopico assorbe l'acqua, estremamente dannosa per il nostro Cp-.
foto del KCp o Cp-
http://img684.imageshack.us/i/img11310.jpg/
Preparazione del ferrocene
Dopo circa 30minuti sempre in atmosfera inerte si comincia ad aggiungere la soluzione di Fe(II) in DMSO, la quale è stata ben flussata con azoto per rimuovere al meglio l'aria e l'umidità presenti, (l'ossigeno atmosferico può ossidare il Fe(II) a Fe(III) ottenendo così poi il ferrocinio, e non ferrocene).
L'aggiunta richiede circa 40minuti, goccia a goccia sempre con agitazione magnetica e atmosfare inerte.
Al fine dell'aggiunta si ottiene una soluzione marrone scuretto, indice che dell'aria è entrata nell'ambiente di reazione formando sia ferrocinio che ossidi di Fe(III).
http://img401.imageshack.us/i/img1136l.jpg/
Il prodotto viene poi trasferito in un bicchiere da 800ml con una miscela acida fredda (50ml di H2O, 40g di Ghiaccio e 20ml di HCl conc), il tutto viene agitato per 20minuti con agitazione magnetica, si ottiene un composto marrone con riflessi arancioni (propri del ferrocene) in una soluzione blu (dovuta al ferrocinio formatosi).
Il prodotto viene filtrato su Gooch, ottenendo così un composto marroncino, dannatemente appiccicoso (=parecchie eresie per tirarlo via)
http://img812.imageshack.us/i/img1147gn.jpg/
Tirato via e trasferito su un vetro d'orologio, lo facciamo seccare per tutta la notte all'aria.
Registriamo un punto di fusione di 172-177°C
Purificazione.
Il Ferrocene può essere purificato per sublimazione, così trasferiamo 0,79g in una piastra petri e la mettiamo su una piastra riscaldante, aumentando di 0,5unità la temperatura ogni 10minuti, fino a 3unità.
Si nota lo svilupparsi di bellissimi cristalli sulla parte fredda della piastra, questo è il ferrocene purificato.
http://img600.imageshack.us/i/img11750.jpg/
Molto delicatemanete tiriamo via i cristalli mettendoli in una carta da filtro, otteniamo così circa 0,40g di prodotto, le perdite sono dovute principalmente alla carbonizazzione del FeCp2, non avendo a disposizione piastre che controllino meglio il riscaldamento.
Misuriamo di nuovo il punto di fusione, ottenendo 174-175°C.
Foto del prodotto
http://img140.imageshack.us/img140/6980/img1178b.jpg
I seguenti utenti ringraziano TheChef per questo messaggio: Max Fritz, quimico, **R@dIo@TtIvO**, Rusty, Dott.MorenoZolghetti, rock.angel, Nichel Cromo, ale93, myttex, fosgene