Ferroceno

En el año de 1952 se produjo una revolución en el campo de la química organometálica cuando se sintetizó un compuesto de hierro y el ion ciclopentadienilo, C5H5- (cuya abreviatura común es Cp). Se demostró que en este compuesto el ion hierro está entre los dos anillos aromáticos como si fuera una especie de sándwich. Este primer miembro establecido de la clase, el Fe(η5-C5H5)2 cristalino de color naranja, se conoce comúnmente como ferroceno. En virtud de que el ion Cp tiene una carga negativa, nominalmente el hierro del ferroceno tiene una carga nominal de +2. La ruta de carácter más general para llegar a los metalocenos (ferroceno, niqueloceno, entre otros) implica la formación del anión Cp por reacción del ciclopentadieno con sodio metálico en un disolvente orgánico polar, seguida de la reacción del producto con el cloruro del metal.

2 C5H6 +2 Na(s) → 2 Na+ + 2 C5H5- + H2(g)
2 C5H5- + FeCl2 → Fe(η5-C5H5)2 + 2 Cl-
2 Na+ + 2 Cl- → 2 NaCl(s)

Por lo común los compuestos organometálicos son volátiles y se descomponen en presencia de oxigeno o agua; sin embargo, el ferroceno es muy estable, pues funde a 172.85 °C y es térmicamente estable al menos hasta los 500 °C. Parte de la estabilidad es consecuencia de la aromaticidad de los seis electrones π de cada anillo de Cp; por lo tanto este anillo es tan difícil de atacar como el benceno. El ferroceno reacciona solo con reactivos muy enérgicos, y aun éstos rara vez lo descomponen. Por ejemplo, el ácido nítrico oxida el ferroceno al ion ferricinio, Fe(η5-C5H5)2+ de color azul verdoso, pero deja intactos los anillos aromáticos.

A partir del descubrimiento del ferroceno los complejos que contienen moléculas orgánicas ligadas por medio de sus sistemas π han llegado a ser cosa común. Por ejemplo, se conocen compuestos de la molécula aromática más sencilla, el benceno, como el di-hexahaptobencenocromo(0), Cr(η6-C6H6)2.

El mundo de los compuestos organometálicos está repleto de sorpresas. Por ejemplo, el hierro forma un compuesto con dos ligantes de Cp y dos ligantes de carbonilo, pero sólo uno de los anillos está unido de costado; el otro forma un enlace σ por medio de uno solo de los átomos de carbono de su anillo. Por tanto, la fórmula del compuesto se escribe: Fe(η1-C5H5)(η5-C5H5)(CO)2.