close
Vai al contenuto

1,10-fenantrolina

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
1,10-fenantrolina
formula di struttura
formula di struttura
Nome IUPAC
1,10-fenantrolina
Abbreviazioni
o-phen
phen
Nomi alternativi
orto-fenantrolina
o-fenantrolina
fenantrolina
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC12H8N2
Massa molecolare (u)180,20
Aspettosolido bianco (monoidrata)
Numero CAS66-71-7
Numero EINECS200-629-2
PubChem1318
DrugBankDBDB02365
SMILES
C1=CC2=C(C3=C(C=CC=N3)C=C2)N=C1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)1,310
Costante di dissociazione acida (pKa) a 298 K4,84
Solubilità in acqua~ 3,3 g/L (20 °C, monoidrata)
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua1,78
Temperatura di fusione117 °C (anidra)

93 °C (monoidrata)

Temperatura di ebollizione> 330 °C
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta pericoloso per l'ambiente
pericolo
Frasi H301 - 410
Consigli P264 - 270 - 273 - 301+310 - 391 - 405 [1][2]
Modifica dati su Wikidata · Manuale

La 1,10-fenantrolina[3] (o orto-fenantrolina, o-fenantrolina, spesso anche solo fenantrolina, per antonomasia) è un composto eterociclico aromatico che può pensarsi derivato dal fenantrene per sostituzione formale del C-4 e del C-5 con due atomi di azoto. Da un altro punto di vista, è una 2,2'-bipiridina con l'aggiunta di un ponte vinilene (−CH=CH−) nelle posizioni 5 e 5' al posto dei due idrogeni, ponte che blocca la rotazione degli anelli attorno al legame semplice che li unisce e di conseguenza costringe i due atomi di azoto ad assumere la minima reciproca distanza.[4] La sua formula molecolare è C12H8N2.[5]

È un composto tossico, pericoloso per l'ambiente.

Proprietà

[modifica | modifica wikitesto]

A temperatura ambiente si presenta come una polvere cristallina incolore o bianca,igroscopica, poco solubile in acqua (0,275 g/100 g), ma solubile in alcuni solventi organici, come alcool, acetone e benzene.[6] La molecola è notevolmente polare, il suo momento di dipolo è riportato essere μ = 3,64 D.[7] È commercializzata di solito in forma monoidrata, che è anch'essa un solido cristallino incolore/bianco.

Per la presenza dei due atomi di azoto, la fenantrolina è una base e il suo acido coniugato ha pKa di 4,86; pur risultando molto meno basica di un'ammina alifatica (pKa ~10-11),[8] è una base un po' migliore della bipiridina (abbreviata bipy come ligando[9]) (pKa = 4,30), molecola molto simile e alla quale la fenantrolina viene spesso paragonata, specie come complessante.[10][11]

La fenantrolina come ligando

[modifica | modifica wikitesto]

La collocazione nella molecola dei due atomi N, ciacuno con una coppia solitaria, ne fa una base biprotica ed anche un ligando bidentato e chelante notevole. Come tale, viene abbreviato semplicemente phen, più raramente o-phen.[9]

Per la sua l'aromaticità della molecola e per la presenza inoltre di due atomi di azoto piridinico che disattivano fortemente la molecola verso attacchi elettrofili, il ligando è robusto, chimicamente resistente; è anche un buon donatore come base di Lewis e forma molto facilmente complessi molto stabili con svariati ioni metallici[12] e in particolare con metalli di transizione a basso stato di ossidazione,[13][14] formando in ogni caso anelli a 5 termini con essi.

I più semplici e tipici sono gli ioni complessi omolettici [M(phen)3]2+ e [M(phen)3]3+, che sono trischelati e ottaedrici. Tra questi, uno dei più studiati è quello di ferro: il suo sale con il solfato come controione tipico, ossia [Fe(phen)3]SO4, viene chiamato ferroina[15] e costituisce un indicatore redox molto usato in chimica analitica:[16] è di colore rosso intenso, mentre la forma ossidata (con Fe3+ invece che Fe2+) è azzurro intenso, e il cambio di colore è rapido e il sistema è reversibile. Il potenziale standard della coppia redox Fe(phen)3]3+ / Fe(phen)3]2+ è di 1,147 V,[17] ben maggiore di quello della coppia Fe3+ / Fe2+, pari a 0,771 V.[17]

Nei confronti di ioni metallici la bipiridina risulta un donatore migliore,[18] ma rispetto ad essa la fenantrolina gode di una conformazione fissata in cis dei due atomi N donatori nei confronti del centro metallico ed ha quindi il vantaggio entropico di avere i due atomi N già posizionati favorevolmente per la chelazione;[19] in accordo a questo, si trova che i suoi complessi hanno costanti di formazione maggiori dei corrispondenti con la bipiridina.[20]

La fenantrolina è un ligando capace di accettare sui suoi orbitali di antilegame vuoti densità elettronica dagli orbitali d pieni degli ioni metallici con cui si lega e per questo tende a stabilizzare particolarmente i bassi stati di ossidazione del metallo stesso, come fanno ad esempio le fosfine, o i cianuri; in questo la fenantrolina, che ha a disposizione una più estesa coniugazione di doppi legami, è migliore della bipiridina.[19][21]

Un derivato della fenantrolina è la neocuproina, cioè la 2,9-dimetil-1,10-fenantrolina. Per l'ingombro sterico dovuto ai metili che si affollano verso il metallo centrale, raramente si ottengono analoghi complessi trischelati, sebbene i corrispondenti complessi bischelati siano comunque facilmente accessibili.

La fenantrolina forma complessi intensamente colorati con i reattivi di alchillitio: questi possono poi essere titolati semplicemente con alcool etilico che li converte nei corrispondenti alcossidi incolori, in modo che al punto di equivalenza il colore sparisce.[22] Anche con i reattivi di Grignard si formano complessi analoghi, che possono essere titolati allo stesso modo.[23]

Note

[modifica | modifica wikitesto]
  1. ↑ scheda del composto su IFA-GESTIS.
  2. ↑ Smaltire in accordo alle leggi vigenti.
  3. ↑ (EN) Front Matter, Royal Society of Chemistry, 2013, pp. P001–P004, DOI:10.1039/9781849733069-FP001, ISBN 978-0-85404-182-4. URL consultato il 30 luglio 2026.
  4. ↑ S. Swavey e K. J. Brewer, 1.9 - Polyatomic Bridging Ligands, Pergamon, 1º gennaio 2003, pp. 135–157, DOI:10.1016/B0-08-043748-6/01206-8, ISBN 978-0-08-043748-4. URL consultato il 31 luglio 2026.
  5. ↑ 1,10-phenanthroline (CHEBI:44975), su www.ebi.ac.uk. URL consultato il 30 luglio 2026.
  6. ↑ (EN) 1,10-phenanthroline, su chemister.ru. URL consultato il 30 luglio 2026.
  7. ↑ 1,10-phenanthroline, su www.stenutz.eu. URL consultato il 30 luglio 2026.
  8. ↑ (EN) 21.4: Acidity and Basicity of Amines, su Chemistry LibreTexts, 27 maggio 2015. URL consultato il 31 luglio 2026.
  9. 1 2 J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, Piccin, 1999, p. 422, ISBN 88-299-1470-3.
  10. ↑ (EN) Jérôme Durand, Ennio Zangrando e Mauro Stener, Long-Lived Palladium Catalysts for CO/Vinyl Arene Polyketones Synthesis: A Solution to Deactivation Problems, in Chemistry - A European Journal, vol. 12, n. 29, 5 ottobre 2006, pp. 7639-7651, DOI:10.1002/chem.200501047. URL consultato il 22 agosto 2021.
  11. ↑ (EN) J.G. Leipoldt, G.J. Lamprecht e E.C. Steynberg, Kinetics of the substitution of acetylacetone in acetylactonato-1,5-cyclooctadienerhodium(I) by derivatives of 1,10-phenantrholine and 2,2′-dipyridyl, in Journal of Organometallic Chemistry, vol. 402, n. 2, 1991-01, pp. 259-263, DOI:10.1016/0022-328X(91)83069-G. URL consultato il 22 agosto 2021.
  12. ↑ (EN) Clémence Queffélec, Palas Baran Pati e Yann Pellegrin, Fifty Shades of Phenanthroline: Synthesis Strategies to Functionalize 1,10-Phenanthroline in All Positions, in Chemical Reviews, vol. 124, n. 11, 12 giugno 2024, pp. 6700–6902, DOI:10.1021/acs.chemrev.3c00543. URL consultato il 30 luglio 2026.
  13. ↑ C.R. Luman, F.N. Castellano "Phenanthroline Ligands" in Comprehensive Coordination Chemistry II, 2003, Elsevier. ISBN 978-0-08-043748-4.
  14. ↑ Peter G. Sammes e Gokhan Yahioglu, 1,10-Phenanthroline: A versatile ligand, in Chemical Society Reviews, vol. 23, n. 5, 1994, p. 327, DOI:10.1039/cs9942300327.
  15. ↑ (EN) Simeen Sattar, A Unified Kinetics and Equilibrium Experiment: Rate Law, Activation Energy, and Equilibrium Constant for the Dissociation of Ferroin, in Journal of Chemical Education, vol. 88, n. 4, 1º aprile 2011, pp. 457–460, DOI:10.1021/ed100797s. URL consultato il 30 luglio 2026.
  16. ↑ D. C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, 4th edition, W. H. Freeman, NY. ISBN 0-7167-2508-8.
  17. 1 2 Petr Vanýsek, ELECTROCHEMICAL SERIES (PDF), su depa.fquim.unam.mx. URL consultato il 30 luglio 2026.
  18. ↑ Qiaoqiao Teng e Han Vinh Huynh, A unified ligand electronic parameter based on C NMR spectroscopy of N-heterocyclic carbene complexes, in Dalton Transactions, vol. 46, n. 3, 2017, pp. 614-627, DOI:10.1039/C6DT04222H, PMID 27924321.
  19. 1 2 Andrea Bencini e Vito Lippolis, 1,10-Phenanthroline: A versatile building block for the construction of ligands for various purposes, in Coordination Chemistry Reviews, vol. 254, n. 17, 1º settembre 2010, pp. 2096–2180, DOI:10.1016/j.ccr.2010.04.008. URL consultato il 30 luglio 2026.
  20. ↑ (EN) Edwin C. Constable e Catherine E. Housecroft, The Early Years of 2,2′-Bipyridine—A Ligand in Its Own Lifetime, in Molecules, vol. 24, n. 21, 31 ottobre 2019, pp. 3951, DOI:10.3390/molecules24213951. URL consultato il 30 luglio 2026.
  21. ↑ Karel G. von Eschwege e Jeanet Conradie, Iron phenanthrolines: A density functional theory study, in Inorganica Chimica Acta, vol. 471, 24 febbraio 2018, pp. 391–396, DOI:10.1016/j.ica.2017.11.047. URL consultato il 31 luglio 2026.
  22. ↑ Paul J. Fagan e William A. Nugent, 1-Phenyl-2,3,4,5-Tetramethylphosphole, in Organic Syntheses, Collective Volume, 9, 1998, p. 653.
  23. ↑ (EN) Ho-Shen Lin e Leo A. Paquette, A Convenient Method for Determining the Concentration of Grignard Reagents, in Synthetic Communications, vol. 24, n. 17, 1994-09, pp. 2503-2506, DOI:10.1080/00397919408010560. URL consultato il 22 agosto 2021.

Voci correlate

[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti

[modifica | modifica wikitesto]
  Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia
Estratto da "https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=1,10-fenantrolina&oldid=151856561"