Fenantrolin

Fenantrolin, přesněji 1,10-fenantrolin (jako ligand zkráceně phen) je heterocyklická organická sloučenina, bílá pevná látka rozpustná v organických rozpouštědlech. Používá se jako ligand v koordinační chemii, s většinou kovových iontů vytváří silné vazby.^[3][4] Často je prodáván jako monohydrát.

Fenantrolin
Strukturní vzorec 1,10-fenantrolinu
Vzorek 1,10-fenantrolinu
Obecné
Systematický název	1,10-fenantrolin
Sumární vzorec	C12H8N2
Vzhled	bezbarvé krystaly
Identifikace
Registrační číslo CAS	66-71-7
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	200-629-2
PubChem	1318
ChEBI	44975
SMILES	c1cc2ccc3cccnc3c2nc1
InChI	InChI=1S/C12H8N2/c1-3-9-5-6-10-4-2-8-14-12(10)11(9)13-7-1/h1-8H
Číslo RTECS	SF8300000
Vlastnosti
Molární hmotnost	180,21 g/mol
Teplota tání	117 °C (390 K)[1]
Teplota varu	409 °C (682 K)[2]
Hustota	1,31 g/cm3
Rozpustnost v polárních rozpouštědlech	rozpustný v acetonu a ethanolu[2]
Bezpečnost
GHS05 GHS09 [1]
H-věty	H301 H400 H410[1]
P-věty	P264 P270 P273 P301+310 P321 P330 P391 P405 P501[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Příprava

Fenantrolin se připravuje dvojicí po sobě jdoucích Skraupových reakcí glycerolu s o-fenylendiaminem, katalyzovaných kyselinou sírovou, za přítomnosti oxidačního činidla, kterým bývá vodný roztok kyseliny arseničné nebo nitrobenzen.^[5]

Dehydratací glycerolu se vytvoří akrolein, který poté zkondenzuje s aminem a následně proběhne cyklizace.

Koordinační chemie

Fenantrolin má podobné koordinační vlastnosti jako 2,2'-bipyridin (bipy), ale jeho vazby na kovy jsou pevnější; fenantrolin je ovšem slabším donorem než bipy.^[6]

Je známa řada homoleptických komplexů této sloučeniny, jako je [Fe(phen)₃]²⁺, nazývaný ferroin, využívaný ke spektrofotometrickému stanovení železnatých iontů.^[7]

Ferroin je také používán jako redoxní indikátor, se standardním elektrodovým potenciálem +1,06 V. Redukovaná železnatá forma je tmavě červená a oxidovaná železitá má barvu světle modrou.^[8]

Ružový komplex [Ni(phen)₃]²⁺ má vzájemně oddělitelné Δ a Λ izomery.^[9]

Komplex s měďnými kationty, [Cu(phen)₂]⁺, vykazuje luminescenci.^[10][11]

Bioanorganická chemie

Analog ferroinu [Ru(phen)₃]²⁺ má bioaktivní vlastnosti.^[12]

1,10-fenantrolin je inhibitorem metalopeptidáz, například karboxypeptidázy A.^[13]

Inhibice probíhá skrze chelataci a odpojení kovových iontů potřebných ke katalytické aktivitě enzymu, čímž vznikne neaktivní apoenzym. 1,10-fenantrolin inhibuje hlavně metalopeptidázy obsahující zinek, jeho aktivita vůči vápníku je výrazně nižší.^[14]

Podobné ligandy

Jako ligandy byly použity i mnohé deriváty fenantrolinu.^[11]

Substituenty v pozicích 2,9 chrání navázaný kov, když brání navázání více ekvivalentů fenantrolinu. Samotný fenantrolin vytváří působením dihalogenidů kovů komplexy typu [M(phen)₃]Cl₂ (M = Fe, Co, Ni). Neokuproin a bathokuproin oproti tomu tvoří 1:1 komplexy, jako je [Ni(neo/batho-kuproin)Cl₂]₂.^[15]

Zásaditost 1,10-fenantrolinů a 2,2'-bipyridinu^[16]

ligand	pKa	poznámka/jiný název	obrázek
1,10-fenantrolin	4,86	phen	Číslování derivátů 1,10-fenantrolinu
2,2'-bipyridin	4,30	méně zásaditý než phen
5-nitro-1,10-fenantrolin	3,57
2,9-dimethyl-1,10-fenantrolin	není známo	neokuproin
4,7-dimethyl-1,10-fenantrolin	5,97
4,7-difenyl-1,10-fenantrolin	není známo	bathofenantrolin
5,6-dimethyl-1,10-fenantrolin	5,20
3,4,7,8-tetramethylfenantrolin	6,31	3,4,7,8-Me4phen
4,7-dimethoxy-1,10‐fenantrolin	6,45	4,7-(MeO)2phen[17]

Použití jako indikátor alkyllithných činidel

Alkyllithiné sloučeniny vytvářejí s fenantrolinem výrazně zbarvené produkty. Obsah alkyllithných sloučenin v roztoku lze určit přidáním malého množství fenantrolinu (přibližně 1 mg) a následnou titrací alkoholy do odbarvení roztoku.^[18] Podobně je možné titrovat i Grignardova činidla.^[19]