コバルトセン

コバルトセン
IUPAC名 コバルトセン、 ビス(η5-シクロペンタジエニル)- コバルト
別称 Cp2Co
識別情報
CAS登録番号	1277-43-6
RTECS番号	GG0350000
特性
化学式	[Co(η5C5H5)2]
モル質量	189.12 g/mol
水への溶解度	不溶
構造
配位構造	サンドイッチ
双極子モーメント	zero
熱化学
標準生成熱 ΔfHo	+236.9 kJ/mol
標準燃焼熱 ΔcHo	-5839 kJ/mol
標準モルエントロピー So	236.1 J K−1mol−1
危険性
EU分類	記載無し
関連する物質
関連するメタロセン	フェロセン ニッケロセン
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

コバルトセン（Cobaltocene）または、ビス(シクロペンタジエニル)コバルト(II)（bis(cyclopentadienyl)cobalt(II)、bis Cp cobalt）は、化学式がCo(η⁵C₅H₅)₂の有機金属化合物である。常温で暗紫色の固体で、真空中では40℃で昇華する。空気中の酸素と反応しやすいため、空気を絶って保存しなければならない。

合成

コバルトセンはTHF中でシクロペンタジエニドナトリウムと無水塩化コバルト(II)とを反応させて合成された。副生成物として塩化ナトリウムが生成するため、生成した有機金属化合物は昇華によって精製する。

構造と結合

コバルトセンは、金属原子がシクロペンタジエニル環（Cp）にサンドイッチされたメタロセンと呼ばれる有機金属化合物に分類される。メタロセンはサンドイッチ化合物に属する。

コバルトセンは19の価電子を持ち、これは有効原子番号則を満たす非常に安定な類縁体であるフェロセンよりも1つ多い。この付加された電子はCo-C結合に対し反結合性軌道を占有している。したがって、Co-C結合はフェロセンのFe-C結合よりやや長い。コバルトセンはその「余分な」電子を失う特徴的な化学反応をし、コバルトセニウムという18電子カチオンを作る。

${\displaystyle {\ce {2Co(C5H5)2\ + I2\ ->}}}$	${\displaystyle {\ce {2[Co(C5H5)2]+\ + 2I^-}}}$
${\displaystyle {\ce {19e^-}}}$	${\displaystyle {\ce {18e^-}}}$

酸化還元挙動

コバルトセンは実験室において、1電子還元剤として用いられる。実際には、コバルトセンの可逆的なレドックスカップルは、その振る舞いからサイクリックボルタンメトリーの内部標準に使われている。類似化合物の1つ、化学式がCo(C₅Me₅)₂ のデカメチルコバルトセンは、電子供与性基であるメチル基を10個持つため際だって強力な還元剤である。これら2つの化合物は無極性の有機溶媒に溶解する珍しい還元剤の例である。これらの化合物の還元力は以下の通りである。

${\displaystyle {\ce {Fe(C5H5)2^+ / Fe(C5H5)2\ ,\ }}}$ ${\displaystyle {\mbox{ 0 V}}}$

${\displaystyle {\ce {Fe(C5Me5)2^+ / Fe(C5Me5)2\ ,\ }}}$${\displaystyle {\mbox{ -0.59}}}$

${\displaystyle {\ce {Co(C5H5)2^+ / Co(C5H5)2\ ,\ }}}$${\displaystyle {\mbox{ -1.33}}}$

${\displaystyle {\ce {Co(C5Me5)2^+ / Co(C5Me5)2\ ,\ }}}$${\displaystyle {\mbox{ -1.94}}}$

このデータから、デカメチル化合物は元のメタロセンに比べて約600mV還元されていることが分かる。しかし、置換基による効果は、鉄からコバルトに変えることによって1.3V以上変化するように、金属の影響によって覆い隠される。

その他反応

コバルトセンを一酸化炭素で処理するとCp配位子を1つ失ってコバルト(I)の誘導体であるCo(C₅H₅)(CO)₂を与える。この化合物は空気に対し安定で、また、蒸留可能な液体であり、「2本の脚を持つピアノ椅子構造」をとる。

脚注

外部リンク

• IARC Monograph "Cobalt and Cobalt Compounds"
• National Pollutant Inventory - Cobalt fact sheet
• NIST Standard Reference Database