Aromaten-Metallkomplexe

Grundbegriff und Bedeutung

Aromaten-Metallkomplexe sind metallorganische Verbindungen, in denen ein Metallatom an ein aromatisches organisches Molekül gebunden ist. Zu den bekannten Vertretern gehören Ferrocen, Dibenzolchrom und Uranocen.

Ihre Bedeutung liegt darin, dass sie eine wichtige Verbindung zwischen organischer und metallorganischer Chemie bilden. Die Entdeckung des Ferrocens gilt als einer der Meilensteine der metallorganischen Chemie und war Ausgangspunkt für die rasche Entwicklung dieses Fachgebiets.

Geschichte und Bauformen

Der erste Aromaten-Metallkomplex, Ferrocen, wurde 1951 unabhängig von zwei Forschungsteams zufällig synthetisiert. Tom J. Kealy und Peter L. Pauson erhielten Ferrocen bei dem Versuch, Fulvalen durch die Reaktion von Eisen(III)-chlorid mit Cyclopentadienylmagnesiumbromid herzustellen. Im selben Jahr stellten Samuel A. Miller, John A. Tebboth und John F. Tremaine dieselbe Substanz durch die Reaktion von Cyclopentadien-Dampf mit frisch reduziertem Eisen bei 300 °C her und beschrieben sie.

Der erste Komplex mit einem neutralen aromatischen Liganden, der an ein Metallatom gebunden ist, war Dibenzolchrom. Ernst Otto Fischer und Walter Hafner stellten ihn erstmals 1955 her. Im Artikel werden dafür folgende Reaktionen angegeben:

CrCl₃ + 2/3 Al + AlCl₃ + 2 C₆H₆ → [Cr(C₆H₆)₂]AlCl₄ + 2/3 AlCl₃

[Cr(C₆H₆)₂]AlCl₄ + 1/2 Na₂S₂O₄ → [Cr(C₆H₆)₂] + NaAlCl₄ + SO₂

Ferrocen und Dibenzolchrom gehören zu den Sandwichkomplexen. Bei ihnen liegt ein Metallatom zwischen zwei aromatischen, cyclischen Molekülen, ähnlich wie die Füllung zwischen zwei Brotscheiben. Komplexe, bei denen das Metallatom nur mit einem aromatischen Liganden verbunden ist, heißen entsprechend Halbsandwichkomplexe. Nach der Entdeckung des Ferrocens wurden innerhalb kurzer Zeit viele weitere Aromaten-Metallkomplexe synthetisiert und beschrieben. Heute sind über 80 % der metallorganischen Komplexe Cyclopentadienyl-Komplexe.

Aromatische Liganden

Aromatische Liganden sind die organischen Moleküle, die an das Metallatom gebunden sind. In der Regel handelt es sich um cyclische Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel CₓHₓ (x ≥ 3). Sie besitzen 4n+2 konjugierte π-Elektronen, wobei im Artikel n = 0, 1 oder 2 angegeben wird.

Werden ein oder mehrere Kohlenstoffatome in einem solchen Ring durch ein anderes Element ersetzt, entstehen homologe Heterocyclen. Als mögliche andere Elemente nennt der Artikel Stickstoff, Bor und Sauerstoff. Neben den cyclischen Kohlenwasserstoffen können somit auch solche Heterocyclen als aromatische Liganden in Aromaten-Metallkomplexen auftreten.