# Tetracarbonilbis(ciclopentadienil)diferro

Il tetracarbonilbis(ciclopentadienil)diferro o dicarbonilciclopentadienilferro dimero è il composto organometallico di formula (η$^5$-C$_5$H$_5$)$_2$Fe$_2$(CO)$_4$, normalmente abbreviato come Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$, e talvolta anche come Fp$_2$. In condizioni normali è un solido cristallino rosso porpora scuro, insolubile ma stabile in acqua. Risulta invece facilmente solubile in solventi organici moderatamente polari come cloroformio e piridina, e poco solubile in tetracloruro di carbonio e disolfuro di carbonio. Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ è disponibile in commercio ed è usato come precursore di altri composti organometallici del ferro.

## Struttura

In soluzione Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ può essere considerato un complesso half sandwich dimero. Esiste in tre forme isomere: cis, trans, e senza leganti a ponte. I tre isomeri differiscono per la disposizione dei leganti. Le forme cis e trans hanno entrambe due leganti CO terminali e due CO a ponte tra i due atomi di ferro, ma differiscono per la posizione cis e trans dei due leganti Cp. Nella figura a fianco è illustrato il modello a sfere e bastoncini dell'isomero trans. Nella terza forma non ci sono leganti CO a ponte e gli atomi di ferro sono tenuti assieme solo da un legame Fe–Fe (vedi schema di struttura nella figura più in alto). Gli isomeri cis e trans sono più abbondanti.
In soluzione i tre isomeri hanno un comportamento flussionale, cioè si interconvertono rapidamente. Il processo flussionale di Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ è abbastanza veloce da dar luogo ad un solo segnale mediato in misure di spettroscopia NMR al protone. Tuttavia, questo processo flussionale non è abbastanza veloce da non essere risolto in spettroscopia IR, che permette di osservare tre bande di assorbimento per ciascun isomero. Le bande ν$_{co}$ dei leganti CO a ponte sono a circa 1780 cm$^{–1}$, mentre quelle dei CO terminali sono a circa 1980 cm$^{–1}$.
Allo stato solido la struttura molecolare degli isomeri cis e trans è stata determinata sia tramite diffrazione dei raggi X che tramite diffrazione neutronica. Stranamente, gli isomeri cis e trans hanno la stessa distanza Fe–Fe e identiche distanze Fe–C nel romboide Fe$_2$C$_2$, anche se nell'isomero trans il ciclo a quattro termini Fe$_2$C$_2$ è perfettamente planare, mentre nell'isomero cis il romboide è piegato con un angolo di 164°. Nell'isomero trans si osservano inoltre significative distorsioni dell'anello Cp dovute a diverse popolazioni degli orbitali del Cp.

## Sintesi

Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ fu isolato per la prima volta come intermedio nella sintesi del ferrocene a partire da ferro pentacarbonile e diciclopentadiene, e da allora è stato osservato come sottoprodotto di molte reazioni organometalliche coinvolgenti il ferro. Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ si sintetizza facendo reagire ferrocene, Fe(CO)$_5$, e diciclopentadiene, C$_{10}$H$_{12}$:
    2Fe(CO)$_5$ + C$_{10}$H$_{12}$ → Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ + 6CO + H$_2$
La reazione si può condurre per via termica o per via fotochimica. Inizialmente il diciclopentadiene si scinde formando ciclopentadiene, che poi reagisce con Fe(CO)$_5$, con concomitante perdita di CO. Successivamente i percorsi di reazione termico e fotochimico differiscono leggermente, ma entrambi passano attraverso un intermedio idrurico:

## Reattività

Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ è disponibile in commercio ed è usato come precursore di altri composti organometallici del ferro, passando attraverso le forme ridotte od ossidate.

### Riduzioni

Specie ridotte contengono formalmente l'anione [CpFe(CO)$_2$]$^–$, a volte abbreviato con Fp$^–$, che si ottiene per rottura riduttiva di Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$. Si tratta di specie covalenti; non c'è prova dell'esistenza della specie libera [CpFe(CO)$_2$]$^–$. Riducenti tipici sono sodio metallico o amalgama di sodio; sono stati usati anche trialchilboroidruri dei metalli alcalini e lega NaK. [CpFe(CO)$_2$]Na è un reagente molto studiato perché per trattamento con un opportuno elettrofilo può essere facilmente alchilato, acilato, o metallato.
    Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ + Na/Hg → 2[CpFe(CO)$_2$]Na
    Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ + 2KBH(C$_2$H$_5$)$_3$ → 2CpFe(CO)$_2$K + H$_2$ + 2B(C$_2$H$_5$)$_3$
Trattando [CpFe(CO)$_2$]K con un alogenuro alchilico (RX = Br, I) si ottiene CpFe(CO)$_2$R:
    [CpFe(CO)$_2$]K + CH$_3$I → CpFe(CO)$_2$CH$_3$ + KI

### Ossidazioni

La specie ossidata [CpFe(CO)$_2$]$^+$, a volte abbreviata con Fp$^+$, si ottiene per ossidazione con cloro, bromo e iodio, che rompono il legame Fe–Fe di Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$. Ad esempio:
    Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ + Br$_2$ → 2CpFe(CO)$_2$Br

## Sicurezza

Cp$_2$Fe$_2$(CO)$_4$ è un prodotto infiammabile, tossico per inalazione, per contatto con la pelle e per ingestione. Non ci sono dati sulle sue eventuali proprietà cancerogene.