E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Korunovační klenot organokovové chemie

Píše se rok 1952. Zatímco v Británii nastupuje na trůn mladá Alžběta II., v americkém Pittsburghu se odehrává úplně jiný přelom. Tamní vědci Thomas J. Keally a Peter L. Pauson v rámci svého výzkumu izolovali neznámou oranžovou látku, stabilní na vzduchu, ve vodě, a dokonce i v koncentrované kyselině chlorovodíkové. Svůj objev publikovali v časopise Nature, a tak spatřil světlo světa ferrocen. Ten letos slaví 70 let a k této příležitosti sepsal prof. Petr Štěpnička z Katedry anorganické chemie Přírodovědecké fakulty přehledný článek shrnující aplikace a reakce této ikonické organokovové sloučeniny.
struktura ferrocenu, zdroj: originální článek

Ferrocen je dnes jednou z nejvýznamnějších sloučenin organokovové chemie a jeho objev byl v chemii výrazným milníkem. Keally a Pauson okamžitě poznali význam jejich objevu, nicméně nedokázali správně určit strukturu nově připravené látky. To se podařilo krátce potom vědcům z Harvardovy univerzity a z Technické univerzity v Mnichově. Sendvičová struktura molekuly byla v 50. letech minulého století revoluční a o 20 let později, v roce 1973, vynesla svým objevitelům Nobelovu cenu, která jim byla udělena společně. Své jméno dostal ferrocen dle benzenu, jemuž se svým aromatickým charakterem podobá. Významný je také obrovskou variabilitou svých aplikací, z nichž ani dnes stále neznáme všechny.

Jedny z nejrozsáhlejších aplikací nachází ferrocen v katalýze. To znamená, že ferrocenové sloučeniny se používají pro urychlení či umožnění průběhu chemických reakcí. Pokud je ferrocenový ligand (součást komplexní sloučeniny vázaná na centrální kov) chirální, umožňuje to jeho využití v enantioselektivní katalýze. Lze tudíž syntetizovat opticky čisté látky, což je důležité v jejich dalších aplikacích. Optické izomery (látky se stejným složením, ale odlišnou strukturou) se totiž mohou významně lišit svými biologickými vlastnostmi, například jeden z nich může být užitečným léčivem a druhý silně toxický. Některé sloučeniny našly široké uplatnění i v průmyslové katalýze a v poslední době se stále rozšiřuje i paleta reakcí, v nichž jsou využitelné. To je umocněno schopností dobře definované reverzibilní oxidace ferrocenu, který tak může sloužit v redoxně řízených katalyzátorech, jejichž chování závisí právě na redoxním stavu obsaženého ferrocenu.

Dalším odvětvím aplikací ferrocenu je farmaceutický výzkum. Ačkoliv není momentálně žádná sloučenina ferrocenu schválena pro klinické využití, je ferrocen součástí mnoha molekul ve vývoji nových léků například na rakovinu prsu či malárii. V začátcích se jednalo o výzkum využití hlavně jednoduchých ferroceniových solí, které mají schopnost přispět ke smrti buněk. V současné době se pozornost vědců přesouvá hlavně ke komplikovanějším komplexním sloučeninám, kde je ferrocen spojen s další částí. Tím dochází ke kombinaci více účinků a mohou tak vznikat funkční léky, které je zároveň možné například dobře zacílit do konkrétní tkáně nebo fluorescenčně značit, a tak sledovat jejich pohyb v organismu. Fakt, že prozatím nelze tyto sloučeniny posunout k reálným aplikacím, je dán hlavně komplexitou biologických procesů. S tím souvisí špatné porozumění mechanismu účinku takovýchto ferrocenových molekul.

Nízká toxicita, reverzibilní oxidace i výjimečná stabilita propůjčují ferrocen do spousty dalších praktických aplikací. Významné jsou jeho sloučeniny například v materiálové chemii. Již pár let po jeho objevu byla publikována efektivita ferrocenu jakožto aditiva do pohonných hmot ve snaze postupně nahradit toxické sloučeniny olova a získat tzv. bezolovnatý benzín. Ferrocenové sloučeniny nacházejí využití také v optických a elektronických materiálech či jako zdroje železa při přípravě nanočástic, které samy nacházejí nespočet aplikací (např. právě v elektronice).

Chemie ferrocenu zažila od jeho objevu obrovský rozvoj, který přinesl spoustu praktických aplikací. Výzkum jeho sloučenin však ani dnes, po 70 letech, neutuchá, ba naopak se velmi rychle rozvíjí. Ferrocen si díky svým unikátním vlastnostem rychle upevnil svou pozici v mnoha různých odvětvích chemie a stále má mnoho co nabídnout.

Štěpnička, P. Forever Young: The First Seventy Years of Ferrocene. Dalton Trans. 2022, 51, 8085–8102.

Magda Křelinová

Publikováno: Pondělí 20.06.2022 13:45

Akce dokumentů