El hidruro de cobalto tetracarbonilo es un compuesto organometálico con la fórmula H Co (CO) 4 . Es un líquido amarillo volátil que forma un vapor incoloro y tiene un olor intolerable. [2] El compuesto se descompone fácilmente al fundirse y, en ausencia de altas presiones parciales de CO, forma Co 2 (CO) 8 . A pesar de los desafíos operativos asociados con su manipulación, el compuesto ha recibido una atención considerable por su capacidad para funcionar como catalizador en la hidroformilación . En este sentido, HCo (CO) 4y derivados relacionados han recibido un interés académico significativo por su capacidad para mediar una variedad de reacciones de carbonilación (introducción de CO en compuestos inorgánicos ).
Nombres | |
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Otros nombres cobalto hidrocarbonil tetracarbonilhidridocobalto tetracarbonilhidrocobalto Hidrocobalto tetracarbonilo | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 4 HCoO 4 | |
Masa molar | 171,98 g / mol |
Apariencia | Líquido amarillo claro |
Olor | ofensivo [1] |
Punto de fusion | −33 ° C (−27 ° F; 240 K) |
Punto de ebullición | 47 ° C (117 ° F; 320 K) |
0,05% (20 ° C) [1] | |
Solubilidad | soluble en hexano , tolueno , etanol |
Presión de vapor | > 1 atm (20 ° C) [1] |
Acidez (p K a ) | 8.5 |
Peligros | |
Principales peligros | inflamable, se descompone en el aire [1] |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | ninguno [1] |
REL (recomendado) | TWA 0,1 mg / m 3 [1] |
IDLH (peligro inmediato) | ND [1] |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Estructura y propiedades
El HCo (CO) 4 adopta una estructura bipirimidal trigonal con los ligandos de CO ecuatoriales ligeramente doblados fuera del plano ecuatorial. El ligando hidruro ocupa una de las posiciones axiales, por lo que la simetría de la molécula es C 3 v . [3] Las distancias de enlace Co-CO y Co-H se determinaron mediante difracción de electrones en fase gaseosa en 1,764 y 1,556 Å, respectivamente. [4] Suponiendo la presencia de un ion hidruro formal , el estado de oxidación del cobalto en este compuesto es +1.
Pero a diferencia de otros complejos de hidruros de metales de transición, el HCo (CO) 4 es muy ácido, con un p K a de 8,5. [5] Se sustituye fácilmente por fosfinas terciarias y otras bases de Lewis. Por ejemplo, la trifenilfosfina da HCo (CO) 3 PPh 3 y HCo (CO) 2 (PPh 3 ) 2 . Estos derivados son más estables que el HCo (CO) 4 y se utilizan industrialmente para mejorar la selectividad del catalizador en la hidroformilación. [6] Estos derivados son generalmente menos ácidos que el HCo (CO) 4 . [5]
Preparación
El tetracarbonilhidrocobalto fue descrito por primera vez por Hieber a principios de la década de 1930. [7] Fue el segundo hidruro de metal de transición descubierto, después del H 2 Fe (CO) 4 . Se prepara reduciendo el Co 2 (CO) 8 con amalgama de sodio o un agente reductor similar seguido de acidificación. [3]
- Co 2 (CO) 8 + 2 Na → 2 NaCo (CO) 4
- NaCo (CO) 4 + H + → HCo (CO) 4 + Na +
Dado que el HCo (CO) 4 se descompone tan fácilmente, generalmente se genera in situ mediante la hidrogenación de Co 2 (CO) 8 . [6]
- Co 2 (CO) 8 + H 2 ⇌ 2 HCo (CO) 4
Los parámetros termodinámicos para la reacción de equilibrio se determinaron mediante espectroscopía infrarroja para ser Δ H = 4.054 kcal mol -1 , ΔS = -3.067 cal mol -1 K -1 . [6]
Aplicaciones
El tetracarbonilhidridocobalto fue el primer hidruro de metal de transición que se utilizó en la industria. [8] En 1953 pruebas se dio a conocer que es el catalizador activo para la conversión de alquenos, CO, y H 2 a aldehídos , un proceso conocido como hidroformilación (oxo reacción). [9] Aunque desde entonces el uso de hidroformilación a base de cobalto ha sido reemplazado en gran medida por catalizadores a base de rodio , la producción mundial de aldehídos C 3- C 18 producidos por catálisis de tetracarbonilhidrocobalto es de aproximadamente 100.000 toneladas / año, aproximadamente el 2% del total. [8]
Referencias
- ^ a b c d e f g Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0148" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Kerr, WJ (2001). "Tetracarbonilcobaltato de sodio". Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . doi : 10.1002 / 047084289X.rs105 . ISBN 0471936235.
- ^ a b Donaldson, JD; Beyersmann, D. (2005). "Cobalto y compuestos de cobalto". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a07_281.pub2 . ISBN 3527306730.
- ^ McNeill, EA; Scholer, FR (1977). "Estructura molecular de los hidruros de carbonilo metálicos gaseosos de manganeso, hierro y cobalto". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 99 (19): 6243. doi : 10.1021 / ja00461a011 .
- ^ a b Moore, EJ; Sullivan, JM; Norton, JR (1986). "Acidez cinética y termodinámica de complejos hidrido de metales de transición. 3. Acidez termodinámica de hidruros de carbonilo mononucleares comunes". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 108 (9): 2257–2263. doi : 10.1021 / ja00269a022 . PMID 22175569 .
- ^ a b c Pfeffer, M .; Grellier, M. (2007). "Organometálicos de cobalto". Química Organometálica Integral III . Elsevier. págs. 1-119. doi : 10.1016 / B0-08-045047-4 / 00096-0 . ISBN 9780080450476.
- ^ Hieber, W .; Mühlbauer, F .; Ehmann, EA (1932). "Derivate des Kobalt- und Nickelcarbonyls (XVI. Mitteil. Über Metallcarbonyle)". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Series A y B) . 65 (7): 1090. doi : 10.1002 / cber.19320650709 .
- ^ a b Rittmeyer, P .; Wietelmann, U. (2000). "Hidruros". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a13_199 . ISBN 3527306730.
- ^ Wender, I .; Sternberg, HW; Orchin, M. (1953). "Evidencia de hidrocarbonilo de cobalto como catalizador de hidroformilación". Mermelada. Chem. Soc . 75 (12): 3041-3042. doi : 10.1021 / ja01108a528 .