Kobalt-tetrakarbonil-hidrid

kobalt-tetrakarbonil-hidrid
Más nevek	kobalt-hidrokarbonil tetrakarbonil-hidridokobalt
Kémiai azonosítók
CAS-szám	16842-03-8
PubChem	61848
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 (pKa)	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 nátriumamalgámmal, vagy más hasonló hatású redukálószerrel reagáltatják:

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

Második lépésként valamilyen savat adnak hozzá:^[2]

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

Sósavval például a következő reakció játszódik le:

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

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

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

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. Sodium Tetracarbonylcobaltate, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. DOI: 10.1002/047084289X.rs105 (2001) 
2. Cobalt and Cobalt Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. DOI: 10.1002/14356007.a07_281.pub2 (2005) 
3. (1977) „Molecular structure of the gaseous metal carbonyl hydrides of manganese, iron, and cobalt”. Journal of the American Chemical Society 99 (19), 6243. o. DOI:10.1021/ja00461a011. 
4. (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. o. DOI:10.1021/ja00269a022. PMID 22175569. 
5. M. Pfeffer, M. Grellier "Cobalt Organometallics" in Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Elsevier.doi:10.1016/B0-08-045047-4/00096-0
6. (1932) „Derivate des Kobalt- und Nickelcarbonyls (XVI. Mitteil. über Metallcarbonyle)”. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) 65 (7), 1090. o. DOI:10.1002/cber.19320650709. 
7. Hydrides, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. DOI: 10.1002/14356007.a13_199 (2000) 
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

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.