# Nichelocene

Il nichelocene è il composto metallorganico del nichel con formula [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$], generalmente abbreviata come NiCp$_2$. In condizioni normali è un solido cristallino verde scuro, paramagnetico, fortemente riducente. Deve essere conservato e maneggiato in assenza di aria perché è rapidamente ossidato dall'ossigeno. È un composto di grande interesse accademico, ma non ha applicazioni pratiche.

## Struttura molecolare e configurazione elettronica

Il nichelocene è un metallocene, cioè un composto a sandwich, con uno ione metallico inserito tra due anelli ciclopentadienilici paralleli. Questa struttura conferisce stabilità, solubilità in solventi organici e volatilità (il nichelocene sublima facilmente sotto vuoto). Allo stato solido la molecola ha simmetria D$_{5h}$, con i due anelli in conformazione eclissata; la barriera di rotazione è piccola e in soluzione la conformazione è casuale.
Lo ione Ni centrale ha carica formale +2 e gli anelli sono considerati come anioni ciclopentadienilici. Il Ni(II) ha otto elettroni, e la struttura elettronica è descritta nel modo seguente. Tre coppie di elettroni occupano i tre orbitali d coinvolti nel legame Ni−Cp: d$_{xy}$, d$_{x2–y2}$, d$_{z2}$. I due rimanenti elettroni occupano uno l'orbitale d$_{yz}$ e l'altro il d$_{xz}$. Questi due elettroni spaiati rendono paramagnetica la molecola. In totale, ci sono 20 elettroni nello strato elettronico più esterno di NiCp$_2$; la regola dei 18 elettroni non è rispettata e questo giustifica la relativa instabilità del nichelocene, che tende a reagire formando prodotti a 18 elettroni. Il cobaltocene CoCp$_2$ pur avendo 19 elettroni è comunque un riducente più forte di NiCp$_2$.

## Sintesi

Il nichelocene fu preparato per la prima volta da Ernst Otto Fischer nel 1953, poco dopo la scoperta del ferrocene, primo metallocene conosciuto. Fu preparato con una reazione one-pot deprotonando il ciclopentadiene con bromuro di etilmagnesio, e quindi aggiungendo acetilacetonato di nichel(II) anidro, Ni(acac)$_2$. Un sintesi più recente prevede l'uso di fonti di NiCl$_2$ anidro e ciclopentadienuro di sodio:
    [Ni(NH$_3$)$_6$]Cl$_2$ + 2NaC$_5$H$_5$ → [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$] + 2NaCl + 6NH$_3$

## Reattività

Come molti composti organometallici, NiCp$_2$ si decompone rapidamente se esposto all'aria. Il composto va maneggiato in glove box o tramite vetreria Schlenk.
Nella maggior parte delle sue reazioni il nichelocene tende a formare prodotti a 18 elettroni sostituendo o modificando uno o entrambi gli anelli ciclopentadienile. Ad esempio:
    [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$] + NO → [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)NO] + prodotti organici
    [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$] + 4PF$_3$ → [Ni(PF$_3$)$_4$] + prodotti organici
Si osserva anche la formazione di dimeri. Ad esempio:
    2[Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$] + 2PPh$_2$H → [Ni$_2$(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$(PPh$_2$)$_2$] + 2C$_5$H$_6$
    [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$] + Ni(CO)$_4$ → [Ni$_2$(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$(CO)$_2$] + 2CO
Il nichelocene può essere ossidato facilmente ottenendo la specie a 19 elettroni [Ni(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$]$^+$, di colore giallo arancio.
Facendo reagire NiCp$_2$ con acidi di Lewis come BF$_3$ si ottiene il composto a sandwich a tre strati [Ni$_2$(η$^5$-C$_5$H$_5$)$_3$]$^+$.
Il NiCp$_2$ gassoso si decompone a contatto con superfici molto calde, rilasciando i leganti come sottoprodotti gassosi. Questa reazione è stata presa in considerazione allo scopo di preparare strati sottili di nichel.

## Sicurezza

Il nichelocene è un composto tossico, infiammabile e cancerogeno.