Cobalt tetracarbonyl hydride

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Cobalt tetracarbonyl hydride
Cobalt tetracarbonyl hydride.svg
Danh pháp IUPACCobalt tetracarbonyl hydride
Tên kháccobalt hydrocarbonyl,
tetracarbonylhydridocobalt,
Tetracarbonylhydrocobalt,
Hydrocobalt tetracarbonyl
Nhận dạng
Số CAS16842-03-8
PubChem61848
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
InChI
Thuộc tính
Công thức phân tửC4HCoO4
Khối lượng mol171.98 g/mol
Bề ngoàichất lỏng màu vàng
Mùiphản cảm[1]
Điểm nóng chảy −33 °C (240 K; −27 °F)
Điểm sôi 47 °C (320 K; 117 °F)
Độ hòa tan trong nước0.05% (20°C)[1]
Độ hòa tanhòa tan trong hexan, toluen, etanol
Áp suất hơi>1 atm (20°C)[1]
Độ axit (pKa)8.5
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chínhdễ cháy, phân hủy trong không khí[1]
PELnone[1]
RELTWA 0.1 mg/m³[1]
IDLHN.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 ☑YKhôngN ?)

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[sửa | sửa mã nguồn]

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 C3v[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 pKa 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[sửa | sửa mã nguồn]

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[sửa | sửa mã nguồn]

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[sửa | sửa mã nguồn]

Liên quan đến bài viết[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a b c d e f g “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. ^ a b 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. ^ a b 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. ^ a b 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. ^ a b 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.