Cobalt tetracarbonyl hydride

Cobalt tetracarbonyl hydride
Danh pháp IUPAC	Cobalt tetracarbonyl hydride
Tên khác	cobalt hydrocarbonyl, tetracarbonylhydridocobalt, Tetracarbonylhydrocobalt, Hydrocobalt tetracarbonyl
Nhận dạng
Số CAS	16842-03-8
PubChem	61848
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ O=C=[CoH](=C=O)(=C=O)=C=O
InChI	đầy đủ 1S/4CO.Co/c4*1-2;
Thuộc tính
Công thức phân tử	C4HCoO4
Khối lượng mol	171.98 g/mol
Bề ngoài	chất lỏng màu vàng
Mùi	phản cảm[1]
Điểm nóng chảy	−33 °C (240 K; −27 °F)
Điểm sôi	47 °C (320 K; 117 °F)
Độ hòa tan trong nước	0.05% (20°C)[1]
Độ hòa tan	hòa tan trong hexan, toluen, etanol
Áp suất hơi	>1 atm (20°C)[1]
Độ axit (pKa)	8.5
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chính	dễ cháy, phân hủy trong không khí[1]
PEL	none[1]
REL	TWA 0.1 mg/m³[1]
IDLH	N.D.[1]
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Y kiểm chứng (cái gì ^YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Cobalt tetracarbonyl hydride là một hợp chất cơ kim có công thức HCo(CO)₄. Đây là chất lỏng màu vàng, dễ bay hơi, tạo thành hơi không màu và có mùi khó chịu^[2]. Hợp chất này dễ dàng bị phân hủy khi nóng chảy và khi không có áp suất riêng phần CO cao sẽ tạo thành Co₂(CO)₈. Bất chấp những thách thức vận hành liên quan đến việc xử lý, hợp chất này đã nhận được sự chú ý đáng kể về khả năng hoạt động như một chất xúc tác trong quá trình hydroformyl hóa. Về mặt này, HCo(CO)₄và các dẫn xuất liên quan đã nhận được sự quan tâm đáng kể trong học thuật vì khả năng làm trung gian cho nhiều loại phản ứng carbonyl hóa (đưa CO vào các hợp chất vô cơ).

Cấu trúc và tính chất

HCo(CO)₄ sử dụng cấu trúc lưỡng tầng tam giác với các phối tử CO ở xích đạo hơi cong ra khỏi mặt phẳng xích đạo. Phối tử hydride chiếm một trong các vị trí trục, do đó đối xứng của phân tử là C_3v^[3]. Khoảng cách liên kết Co-CO và Co-H được xác định bằng nhiễu xạ điện tử pha khí lần lượt là 1,764 và 1,556 Å^[4]. Giả sử sự hiện diện của một ion hydride chính thức, trạng thái oxy hóa của cobalt trong hợp chất này là +1.

Nhưng không giống như một số phức hydride kim loại chuyển tiếp khác, HCo(CO)₄ có tính acid cao, với pK_a là 8,5^[5]. Nó dễ dàng bị thay thế bởi phosphine bậc ba và các bazơ Lewis khác. Ví dụ, triphenylphosphine cho HCO(CO)₃PPH₃ và HCO(CO)₂(PPH₃)₂. Các dẫn xuất này bền hơn HCo(CO)₄ và được sử dụng trong công nghiệp để cải thiện tính chọn lọc của chất xúc tác trong quá trình hydroformyl hóa^[6]. Các dẫn xuất này thường ít acid hơn HCo(CO)₄^[5].

Chuẩn bị

Cobalt tetracarbonyl hydride được Walter Hieber mô tả lần đầu tiên vào đầu những năm 1930^[7]. Đây là hydride kim loại chuyển tiếp thứ hai được phát hiện, sau H₂Fe(CO)₄. Nó được điều chế bằng cách khử Co₂(CO)₈ với hỗn hống natri hoặc một chất khử tương tự, sau đó là acid hóa^[3].

Co₂(CO)₈ + 2Na → 2NaCo(CO)₄

NaCo(CO)₄ + H⁺ → HCo(CO)₄ + Na⁺

Vì HCo(CO)₄ phân hủy rất dễ dàng, nó thường được tạo ra tại chỗ bằng cách hydro hóa Co₂(CO)₈^[6][8].

Co₂(CO) ₈ + H₂ ⇌ 2HCo(CO)₄

Các thông số nhiệt động lực học của phản ứng cân bằng được xác định bằng quang phổ hồng ngoại là ΔH = 4,054 kcal mol⁻¹, ΔS = −3,067 cal mol⁻¹ K⁻¹.

Ứng dụng

Cơ chế phản ứng hydroformyl hóa.

Cobalt tetracarbonyl hydride là hydride kim loại chuyển tiếp đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp^[9]. Vào năm 1953, bằng chứng đã được tiết lộ rằng nó là chất xúc tác tích cực để chuyển đổi alkene, CO và H₂ thành aldehyde, một quá trình được gọi là hydroformyl hóa (phản ứng oxo)^[10]. Mặc dù việc sử dụng hydroformyl hóa dựa trên cobalt đã được thay thế phần lớn bằng xúc tác dựa trên rhodi, nhưng sản lượng aldehyde C₃–C₁₈ trên thế giới được sản xuất bằng xúc tác cobalt tetracarbonyl hydride là khoảng 100.000 tấn/năm, chiếm khoảng 2% tổng sản lượng^[9].

Xem thêm

Liên quan đến bài viết

• Carbonyl
• Sắt tetracarbonyl hydride
• Carbon monoxide
• Liên kết ba
• Cobalt

Tham khảo

1. ^ “NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0148”. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
2. Kerr, W. J. (2001). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. ISBN 0471936235.
3. ^ Donaldson, J. D. (2005). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. ISBN 3527306730.
4. 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.
5. ^ Moore, E. J. “Kinetic and thermodynamic acidity of hydrido transition-metal complexes. 3. Thermodynamic acidity of common mononuclear carbonyl hydrides”. Journal of the American Chemical Society. 108: 2257–2263.
6. ^ Pfeffer, M. Comprehensive Organometallic Chemistry III. Elsevier. tr. 1–119. ISBN 9780080450476.
7. Hieber, W. “Derivate des Kobalt- und Nickelcarbonyls (XVI. Mitteil. über Metallcarbonyle)”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series). 65: 1090.
8. Eisenberg, David C. “Relative Rates of Hydrogen Atom (H^.) Transfer from Transition-Metal Hydrides to Trityl Radicals”. Journal of the American Chemical Society. 113: 4888–4895.
9. ^ Rittmeyer, P. (2000). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. ISBN 3527306730.
10. Wender, I. (1953). “Evidence for Cobalt Hydrocarbonyl as the Hydroformylation Catalyst”. J. Am. Chem. Soc. 75: 3041–3042.