Kobalt-tetrakarbonil-hidrid

Kémiai azonosítók
kobalt-tetrakarbonil-hidrid

Más nevek	kobalt-hidrokarbonil tetrakarbonil-hidridokobalt
CAS-szám	16842-03-8
PubChem	61848
ChemSpider	55720
RTECS szám	GG0900000
InChIKey	OIQOECYRLBNNBQ-UHFFFAOYSA-N
UNII	33B757V1YU
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	HCo(CO)₄
Moláris tömeg	171,98 g/mol
Megjelenés	halványsárga folyadék
Olvadáspont	-33 °C
Forráspont	47 °C
Oldhatóság (vízben)	részben
Oldhatóság	oldódik hexánban, toluolban és etanolban
Savasság (pK_a)	8,5
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A kobalt-tetrakarbonil-hidrid fémorganikus vegyület, képlete HCo(CO)₄. Szobahőmérsékleten sárga színű folyadék, gőze színtelen és elviselhetetlen szagú.^[1] Főként hidroformilezési reakciókban használják katalizátorként.

Szerkezete és tulajdonságai

Molekulaszerkezete trigonális bipiramisos. A hidrid ligandum foglalja el az egyik axiális (tengelyirányú) helyzetet, így a molekula szimmetriája C_3v.^[2] A Co−CO és a H−Co kötések hosszát gázfázisú elektrondiffrakcióval határozták meg, ezek értékei rendre 176,4 és 155,6 pm.^[3] A vegyületben a kobalt oxidációs száma +1.

Mint pár másik fém-karbonil-hidrid vegyület, a HCo(CO)₄ savas kémhatású, pK_a értéke 8,5.^[4] Olvadáspontja −33 °C, e hőmérséklet körül dikobalt-oktakarbonilra (Co₂(CO)₈) és hidrogéngázra (H₂) bomlik.^[1] Tercier foszfinokkal szubsztitúciós reakcióba lép. Például trifenilfoszfinnal HCo(CO)₃PPh₃ és HCo(CO)₂(PPh₃)₂ képletű vegyületeket ad. Ezek a származékok stabilabbak a kobalt-tetrakarbonil-hidridnél, kevésbé savasak annál, és iparilag is hasznosítják őket.^[4]^[5]

Előállítása

Elsőként Hieber írta le az 1930-as évek elején.^[6] Ez volt a másodikként felfedezett átmenetifém-hidrid (a vas-tetrakarbonil-hidrid után). Gyártása dikobalt-oktakarbonilból indul ki. Ezt először nátrium amalgámmal, vagy más hasonló hatású redukálószerrel reagáltatják:

$\mathrm {Co_{2}\left(CO\right)_{8}+2\ Na\rightarrow 2\ NaCo\left(CO\right)_{4}}$

Második lépésként valamilyen savat adnak hozzá:^[2]

$\mathrm {NaCo\left(CO\right)_{4}+H^{+}\rightarrow HCo\left(CO\right)_{4}+Na^{+}}$

Sósavval például a következő reakció játszódik le:

$\mathrm {NaCo\left(CO\right)_{4}+HCl\rightarrow HCo\left(CO\right)_{4}+NaCl}$

Mivel a kobalt-tetrakarbonil-hidrid könnyen elbomlik, általában in situ állítják elő a dikobalt-oktakarbonil hidrogénezésével.^[5]

$\mathrm {Co_{2}\left(CO\right)_{8}+H_{2}\rightleftharpoons 2\ HCo\left(CO\right)_{4}}$

Az egyensúlyi reakció termodinamikai paramétereit infravörös spektroszkópiával határozták meg, ΔH = 4,054 kcal mol⁻¹, ΔS = −3,067 cal mol⁻¹ K⁻¹ értékeket kaptak.^[5]

Felhasználása

A kobalt-tetrakarbonil-hidrid volt az első iparilag is felhasznált átmenetifém-hidrid.^[7] 1953-ban találtak bizonyítékot, hogy ez az aktív katalizátor az alkének, szén-monoxid és hidrogén aldehidekké történő alakításának (úgynevezett hidroformilezés vagy oxoszintézis).^[8] Bár a kobalt-alapú hidroformilezést azóta nagyrészt felváltották a ródium-alapú katalizátorok, a világon a C₃–C₁₈ aldehidek termeléséhez még mindig használnak kobalt-tetrakarbonil-hidridet (évente kb. 100 000 tonnát, a teljes termelés 2%-át állítják elő ezzel a módszerrel).^[7]

Jegyzetek

1 2 Kerr, W. J. (2001). "Sodium Tetracarbonylcobaltate". Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rs105.
1 2 Donaldson, J. D.; Beyersmann, D. (2005). "Cobalt and Cobalt Compounds". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a07_281.pub2.
↑ McNeill, E. A.; Scholer, F. R. (1977). "Molecular structure of the gaseous metal carbonyl hydrides of manganese, iron, and cobalt". Journal of the American Chemical Society. 99 (19): 6243. doi:10.1021/ja00461a011.
1 2 Moore, E. J.; Sullivan, J. M.; Norton, J. R. (1986). "Kinetic and thermodynamic acidity of hydrido transition-metal complexes. 3. Thermodynamic acidity of common mononuclear carbonyl hydrides". Journal of the American Chemical Society. 108 (9): 2257–2263. doi:10.1021/ja00269a022. PMID 22175569.
1 2 3 M. Pfeffer, M. Grellier "Cobalt Organometallics" in Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Elsevier.DOI: 10.1016/B0-08-045047-4/00096-0
↑ Hieber, W.; Mühlbauer, F.; Ehmann, E. A. (1932). "Derivate des Kobalt- und Nickelcarbonyls (XVI. Mitteil. über Metallcarbonyle)". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). 65 (7): 1090. doi:10.1002/cber.19320650709.
1 2 Rittmeyer, P.; Wietelmann, U. (2000). "Hydrides". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_199.
↑ I. Wender, H. W. Sternberg, M. Orchin "Evidence for Cobalt Hydrocarbonyl as the Hydroformylation Catalyst" J. Am. Chem. Soc., 1953, vol. 75, pp 3041–3042. DOI: 10.1021/ja01108a528

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Cobalt tetracarbonyl hydride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

[Kerr-1] 1 2 Kerr, W. J. (2001). "Sodium Tetracarbonylcobaltate". Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rs105.

[Donaldson-2] 1 2 Donaldson, J. D.; Beyersmann, D. (2005). "Cobalt and Cobalt Compounds". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a07_281.pub2.

[McNeill-3] McNeill, E. A.; Scholer, F. R. (1977). "Molecular structure of the gaseous metal carbonyl hydrides of manganese, iron, and cobalt". Journal of the American Chemical Society. 99 (19): 6243. doi:10.1021/ja00461a011.

[Moore-4] 1 2 Moore, E. J.; Sullivan, J. M.; Norton, J. R. (1986). "Kinetic and thermodynamic acidity of hydrido transition-metal complexes. 3. Thermodynamic acidity of common mononuclear carbonyl hydrides". Journal of the American Chemical Society. 108 (9): 2257–2263. doi:10.1021/ja00269a022. PMID 22175569.

[Pfeffer-5] 1 2 3 M. Pfeffer, M. Grellier "Cobalt Organometallics" in Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Elsevier.DOI: 10.1016/B0-08-045047-4/00096-0

[Hieber-6] Hieber, W.; Mühlbauer, F.; Ehmann, E. A. (1932). "Derivate des Kobalt- und Nickelcarbonyls (XVI. Mitteil. über Metallcarbonyle)". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). 65 (7): 1090. doi:10.1002/cber.19320650709.

[Wietelmann-7] 1 2 Rittmeyer, P.; Wietelmann, U. (2000). "Hydrides". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_199.

[8] I. Wender, H. W. Sternberg, M. Orchin "Evidence for Cobalt Hydrocarbonyl as the Hydroformylation Catalyst" J. Am. Chem. Soc., 1953, vol. 75, pp 3041–3042. DOI: 10.1021/ja01108a528

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]