八羰基二鈷

化合物

八羰基二鈷是一種無機化合物,化學式為Co2(CO)8。這種金屬羰基配合物金屬有機化學有機合成中的試劑及催化劑,也是有機鈷化學英語Organocobalt chemistry的中心[3][4]它被用於羰基合成,也就是將烯烴轉化成的催化劑。[5]

八羰基二鈷
IUPAC名
Octacarbonyldicobalt(Co—Co)
識別
CAS號 10210-68-1  checkY
PubChem 25049
ChemSpider 2007057
SMILES
 
  • O=C=[Co]1(=C=O)(=C=O)C(=O)[Co](=C=O)(=C=O)(=C=O)C1=O
InChI
 
  • 1/8CO.2Co/c8*1-2;;/q;;;;;;;;2*+2
InChIKey MQIKJSYMMJWAMP-UHFFFAOYAG
UN編號 3281
EINECS 233-514-0
RTECS GG0300000
性質
化學式 Co2(CO)8
摩爾質量 341.95 g·mol⁻¹
外觀 橙色晶體[1]
密度 1.78 g/cm3[1]
熔點 52 °C(325 K)(分解[1]
溶解性 不溶[1]
蒸氣壓 0.7 mmHg (20 °C)[2]
結構
偶極矩 1.33 D(C2v異構體)
0 D(D3d異構體)
危險性
MSDS External SDS
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中易燃物的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對人體有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H251, H302, H304, H315, H317, H330, H351, H361, H412
P-術語 P201, P260, P273, P280, P304+340+310, P403+233
主要危害 可能致癌
NFPA 704
3
4
1
 
閃點 −23 °C(−9 °F)[2]
PEL [2]
致死量或濃度:
LD50中位劑量
15 mg/kg(大鼠,口服)
相關物質
相關金屬羰基配合物 五羰基鐵
九羰基二鐵
四羰基鎳
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

合成、結構與性質

氰化物存在條件下,通過鈷(II)鹽的高壓羰基化反應可製得八羰基二鈷。它是一種橙色易自燃的固體,對熱不穩定。它在溶液中存在兩種異構體[3][4],快速轉化:[6]

 

它的優勢異構體類似於Fe2(CO)9,只是少了一個橋連羰基配體。Co-Co鍵的鍵長是2.52 Å,Co-CO端基和Co-CO橋連鍵長分別是1.80和1.90 Å。[7]這些異構體互變速度很快。佔少數的這種異構體沒有橋連的CO配體,可以寫成(CO)4Co-Co(CO)4(D3d 對稱群)。優勢異構體中有兩個橋連的CO配體,特點是含有八面體配位的鈷,它可寫成(CO)3Co(μ-CO)2Co(CO)3(C2v 對稱群)。較少的這種異構體已經通過與C60共結晶製得。[8]

反應

 
八羰基二鈷催化二苯乙炔葆森–侃德反應

還原

八羰基二鈷可和鹼金屬和相關試劑(如鈉汞齊)反應,生成四羰基鈷酸鹽,後者和酸反應生成四羰基鈷酸[4]

Co
2
(CO)
8
+ 2 Na → 2 Na[Co(CO)
4
]
Na[Co(CO)
4
] + H+
→ H[Co(CO)
4
] + Na+

和親電試劑的反應

八羰基二鈷和鹵素反應,生成四羰基鹵化鈷:[9]

Co
2
(CO)
8
+ Br
2
→ 2 Br[Co(CO)
4
]

它和一氧化氮反應,生成亞硝基三羰合鈷[10]

Co
2
(CO)
8
+ 2 NO → 2 Co(CO)
3
NO + 2 CO

合成其它羰基配合物

加熱八羰基二鈷將導致脫羰基反應,並形成四面體的原子簇化合物十二羰基四鈷[4][11]

2 Co2(CO)8 → Co4(CO)12 + 4 CO

八羰基二鈷和其它金屬羰基配合物一樣,可以和鹵代烴反應。它和溴仿反應,生成甲爪基九羰基三鈷 HCCo
3
(CO)
9
[12]

9 Co
2
(CO)
8
+ 4 CHBr
3
→ 4 HCCo
3
(CO)
9
+ 36 CO + 6 CoBr
2

其它

CO配體可以被三烴基配體取代,產生Co2(CO)8-x(PR3)x。這些體積龐大的衍生物是氫甲酰化反應選擇性更高的催化劑。「硬鹼」,例如吡啶,可使八羰基二鈷發生歧化反應:

6 C6H5N + 1.5 Co2(CO)8 → [Co(C6H5N)6][Co(CO)4]2 + 4 CO

Co2(CO)8也能催化葆森–侃德反應(Pauson–Khand reaction),也就是烯烴、炔烴與CO反應產生α,β-環戊烯酮衍生物的反應。

安全

Co2(CO)8是一種揮發性的鈷(0)化合物,容易自燃。它受熱分解產生一氧化碳氣體。 [13]

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Record of Dicobaltoctacarbonyl in the GESTIS Substance Database from the IFA英語Institute for Occupational Safety and Health
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0147. NIOSH. 
  3. ^ 3.0 3.1 Pauson, Peter L.; Stambuli, James P.; Chou, Teh-Chang; Hong, Bor-Cherng. Octacarbonyldicobalt. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons: 1–26. 2014. ISBN 9780470842898. doi:10.1002/047084289X.ro001.pub3. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Donaldson, John Dallas; Beyersmann, Detmar. Cobalt and Cobalt Compounds. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. 2005. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a07_281.pub2. 
  5. ^ Elschenbroich, C.; Salzer, A. Organometallics: A Concise Introduction 2nd. Weinheim: Wiley-VCH. 1992. ISBN 3-527-28165-7. 
  6. ^ Sweany, Ray L.; Brown, Theodore L. Infrared spectra of matrix-isolated dicobalt octacarbonyl. Evidence for the third isomer. Inorganic Chemistry. 1977, 16 (2): 415–421. doi:10.1021/ic50168a037. 
  7. ^ Sumner, G. G.; Klug, H. P.; Alexander, L. E. The crystal structure of dicobalt octacarbonyl. Acta Crystallographica (International Union of Crystallography (IUCr)). 1964-06-01, 17 (6): 732–742. ISSN 0365-110X. doi:10.1107/s0365110x64001803. 
  8. ^ Garcia, Thelma Y.; Fettinger, James C.; Olmstead, Marilyn M.; Balch, Alan L. Splendid symmetry: crystallization of an unbridged isomer of Co2(CO)8 in Co2(CO)8·C60. Chemical Communications (Royal Society of Chemistry (RSC)). 2009, (46): 7143. ISSN 1359-7345. doi:10.1039/b915083h. 
  9. ^ Winzenburg, Mark Leo. Synthesis and reactivity of transition metal carbonylates. 1979. OCLC 6572244. 
  10. ^ King, R. B. "Organometallic Synthesis, Volume 1: Transition-metal compounds" (1965) Academic Press. ISBN 0124080502
  11. ^ Chini, P. The closed metal carbonyl clusters. Inorganica Chimica Acta Reviews. 1968, 2: 31–51. doi:10.1016/0073-8085(68)80013-0. 
  12. ^ Nestle, Mara O.; Hallgren, John E.; Seyferth, Dietmar; Dawson, Peter; Robinson, Brian H. μ3-Methylidyne and μ3-Benzylidyne-Tris(Tricarbonylcobalt). Inorganic Syntheses 20. 1980: 226–229. ISBN 9780470132517. doi:10.1002/9780470132517.ch53. 
  13. ^ Cole Parmer MSDS. [2011-07-09]. (原始內容存檔於2011-09-27).