Фосфат литияCAS #: 10377-52-3

Синонимы

трилитийортофосфат; Фосфорная кислота, соль трилития, ортофосфат лития, монофосфат трилития, триосновной фосфат лития, CAS 13763-32-1, CAS 117384-41-5

Формула соединения: Li3O4P

Молекулярный вес: 115,79

Внешний вид: Белый

Порошок Таяние

Точка: Н/Д

Температура кипения: н/д

Плотность: Н/Д

Растворимость в H2O: Н/Д

Точная масса: 116.001432

Масса моноизотопа: 116.001432

Введение продукта: Кобальтоцен (Co(C₅H₅)₂, CAS #: 10377-52-3)

Кобальтоцен, химически обозначаемый как Co(C₅H₅)₂ с номером CAS 10377-52-3, является ключевым металлоорганическим соединением в семействе металлоценов, характеризующимся центральным атомом кобальта, симметрично зажатым между двумя циклопентадиенильными (Cp) кольцами. Это темно-фиолетовое кристаллическое твердое вещество известно своими сильными восстановительными свойствами, уникальными окислительно-восстановительными свойствами и высокой реакционной способностью, что делает его незаменимым инструментом в органическом синтезе, электрохимии и материаловедении. В отличие от его более стабильных аналогов, таких как ферроцен или рутеноцен, выраженная способность кобальтоцена к донорству электронов позволяет использовать его в специализированных реакциях переноса электронов и каталитических процессах, где решающее значение имеет контролируемое восстановление.

Химические и физические свойства

Отличительные структурные и электронные особенности кобальтоцена обуславливают уникальный набор характеристик:

Стабильность: Высокочувствительный к воздуху, подвергается быстрому окислению в условиях окружающей среды с образованием более стабильного катиона кобальтоцена. В инертной атмосфере (аргоне или азоте) он остается стабильным при температуре плавления 173 °C и разлагается при температуре около 220 °C, требуя строгого обращения для сохранения его реакционной способности.

Растворимость: Проявляет отличную растворимость в неполярных органических растворителях, таких как бензол, толуол и гексан, и умеренную растворимость в тетрагидрофуране (ТГФ). Этот профиль растворимости облегчает его интеграцию в растворно-фазовые реакции и электрохимические исследования.

Окислительно-восстановительные свойства: Демонстрирует обратимое одноэлектронное окисление при удивительно низком потенциале -0,9 В по сравнению с парой ферроцен/ферроцен (Fc/Fc⁺), классифицируя его как один из самых сильных восстановителей среди металлоценов. Это свойство делает его идеальным для процессов переноса электронов, где он легко отдает электроны органическим субстратам или металлическим центрам.

Магнитные свойства: Парамагнитные из-за наличия трех неспаренных электронов в центре кобальта(II), с магнитным моментом 3,8 бор-магнетонов (BM). Эта особенность позволяет использовать его в магнитно-резонансных исследованиях и методах спин-мечения в биохимии.

Структура: Использует шахматную сэндвич-геометрию (D₅d симметрия) со связью η⁵ между атомом кобальта и каждым Cp-кольцом. Относительно более слабые взаимодействия металла с кольцом по сравнению с никелем способствуют его повышенной реакционной способности.

Основные области применения

Кобальтоцен (CAS 10377-52-3) играет жизненно важную роль в специализированных химических и материаловедческих приложениях:

Органический синтез: Функционирует как мощный восстановитель в реакциях, требующих контролируемого переноса электронов, таких как восстановление кетонов, альдегидов и иминов до соответствующих спиртов или аминов. Это позволяет селективно сокращать функциональные группы, не затрагивая чувствительные группы, достигая выхода 80–95% в мягких условиях (комнатная температура, инертная атмосфера). Он также облегчает реакции циклизации при синтезе гетероциклов (например, пирролидинов, индолинов), используемых в фармацевтических промежуточных продуктах.

Электрохимические системы: Служит в качестве окислительно-восстановительного медиатора в батареях, датчиках и электрокаталитических процессах. Его низкий окислительный потенциал делает его подходящим для органических радикальных аккумуляторов, где он действует как анодный материал с теоретической емкостью 110 мАч/г. В электрохимических сенсорах он улучшает перенос электронов между аналитами и электродами, повышая чувствительность обнаружения тяжелых металлов и биомолекул.

Катализ: действует как сокатализатор в реакциях полимеризации, в частности, для синтеза полиолефинов. В паре с катализаторами на основе циркония он способствует живой полимеризации, получая полимеры с узким распределением молекулярной массы (Mw/Mn = 1,1–1,3). Он также катализирует реакции гидрирования алкенов и алкинов, хотя его использование ограничено чувствительностью воздуха.

Материаловедение: Служит прекурсором для кобальтсодержащих тонких пленок и наночастиц путем химического осаждения из газовой фазы (CVD) и термического разложения. Пленки, нанесенные из кобальтоцена, демонстрируют высокую чистоту и проводимость, находят применение в магнитных накопителях и каталитических покрытиях. Наночастицы, полученные из кобальтоцена (5–15 нм), многообещающе используются в магнитно-резонансной томографии (МРТ) в качестве контрастных веществ.

Радикальная химия: Инициирует реакции радикальной полимеризации путем генерации органических радикалов путем переноса электронов. Он обеспечивает контролируемую радикальную полимеризацию стиролов и акрилатов, производя полимеры с четко определенной архитектурой (например, блок-сополимеры) для применения в современных материалах.

Преимущества и ограничения

Кобальтоцен обладает уникальными преимуществами наряду с практическими задачами:

Восстановительная способность: Его сильная восстановительная способность позволяет проводить реакции, которые затруднительны или невозможны с более мягкими восстановителями, расширяя область синтетической химии.

Селективность: Преимущественно уменьшает определенные функциональные группы, сводя к минимуму побочные реакции при синтезе сложных молекул.

Окислительно-восстановительная перестройка: Производные с замещенными Cp-кольцами (например, метил, фенил) могут быть синтезированы для регулировки окислительно-восстановительного потенциала, подгоняя реакционную способность для конкретных применений.

Ограничения: Чувствительность к воздуху усложняет погрузочно-разгрузочные работы, требуя методов работы в инертной атмосфере (перчаточные ящики, лески Schlenk) и специализированного хранения. Более высокая стоимость по сравнению с неорганическими солями кобальта (например, CoCl₂) ограничивает широкомасштабное использование, а его токсичность (как и у других соединений кобальта) требует строгих протоколов безопасности.

Синтез и контроль качества

Кобальтоцен получают путем классического металлоорганического синтеза:

Метатезис соли: циклопентадиенил натрия (NaC₅H₅) реагирует с хлоридом кобальта(II) (CoCl₂) в ТГФ в инертной атмосфере: 2 NaC₅H₅ + CoCl₂ → Co(C₅H₅)₂ + 2 NaCl.

Очистка: Сырой продукт очищается путем сублимации (80–100°C в вакууме) или рекристаллизации из гексана, в результате чего получается чистота >97% для исследовательских сортов и >99% для высокочистых применений.

Контроль качества включает в себя:

¹H ЯМР-спектроскопия для подтверждения циклопентадиенильных протонных сред и обнаружения органических примесей.

Элементный анализ для проверки содержания кобальта (теоретически 30,1%).

Циклическая вольтамперометрия для подтверждения окислительно-восстановительного потенциала (-0,9 В в зависимости от Fc/Fc⁺) и электрохимической обратимости.

Безопасность и управляемость

Из-за его реакционной способности и токсичности правильное обращение с кобальтоценом имеет решающее значение:

Токсичность: классифицируется как вредная при проглатывании, вдыхании или всасывании через кожу. Ионы кобальта могут вызывать аллергические реакции, а хроническое воздействие связано с проблемами с легкими и сердцем.

Обращение: Необходимо использовать в бардачке или в инертной атмосфере со строгим исключением воздуха и влаги. Наденьте непроницаемые перчатки (бутилкаучук), лабораторный халат и защитные очки. Избегайте контакта с окислителями, которые могут вызвать быстрое окисление и потенциальное возгорание.

Хранение: Хранить в герметичных ампулах или колбах Schlenk под аргоном или азотом, поставить в холодильник (0–5°C) до медленного разложения.

Утилизация: классифицируется как опасные отходы из-за содержания кобальта. Утилизируйте в соответствии с местными нормами (например, EPA RCRA в США), при этом для сжигания требуются объекты, оборудованные для улавливания тяжелых металлов.

Подробные протоколы действий в чрезвычайных ситуациях см. в паспорте безопасности продукта (SDS).

Упаковка и доступность

Кобальтоцен выпускается в формах, разработанных с учетом его чувствительности к воздуху:

Исследовательский класс: ампулы 1–50 г, запечатанные аргоном, чистотой >97% для лабораторного синтеза.

Класс высокой чистоты: контейнеры 10–100 г в упаковке в инертной атмосфере, с чистотой >99% для электрохимических и CVD-применений.

Форма раствора: 0,1–0,5 М растворы в дегазированном толуоле или ТГФ (10–100 мл), предварительно расфасованные в герметичные флаконы для немедленного использования.

Мировое производство ограничено специализированными металлоорганическими производителями в Европе, США и Японии, с годовой мощностью около 1 тонны. Доступны услуги по индивидуальному синтезу замещенных кобальтоцен (например, производных этилциклопентадиенила) для получения индивидуальной реакционной способности.

Для получения технических спецификаций, рекомендаций по обращению или индивидуальных рецептур свяжитесь с нашей командой, специализирующейся на чувствительных к воздуху металлоорганических соединениях.

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: Предупреждение

Предупреждения об опасностях: H302-H315-H319-H335

Коды опасностей: Xn

Коды рисков: 22-36/37/38

Заявления по технике безопасности: 26-36

Номер RTECS: Н/Д

Информация о транспорте: Н/Д

WGK Германия: 1

Химические идентификаторы

Линейная формула: Li3PO4

Pubchem CID: 165867

Номер MDL: MFCD00016187

Номер ЕС: 233-823-0

Наименование ИЮПАК: трилитийфосфат

Beilstein/Reaxys No.: Н/Д

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. [Li+]. [Li+]. [О-]P([O-])([O-])=O

Идентификатор inchI: InChI=1S/3Li.H3O4P/c;;; 1-5(2,3)4/ч;; (H3,1,2,3,4)/q3*+1;/p-3

Клавиша inchI: TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K

Упаковка стандартной упаковки:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 735 галлонов для жидкости на поддонах.