Dinatriumtetracarbonylferraat

Dinatriumtetracarbonylferraat
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van dinatriumtetracarbonylferraat
Algemeen
Molecuulformule C4FeNa2O4
Na2[Fe(CO)4]
IUPAC-naam dinatriumtetracarbonylferraat
Andere namen dinatriumijzertetracarbonyl, Collmans reagens
Molmassa
Exact: 213,8669386 g/mol
CAS-nummer 14878-31-0
Wikidata Q3271014
Beschrijving Kleurloze vaste stof
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur kleurloos
Dichtheid 2,16 g/cm³
Goed oplosbaar in THF, DMF, dioxaan
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Dinatriumtetracarbonylferraat[1][2][3] is een anorganische verbinding met als brutoformule Na2[Fe(CO)4]. De stof komt voor als een kleurloze, voor zuurstof gevoelige verbinding. Ze wordt hoofdzakelijk gebruikt in de organische synthese.[4] Dit reagens wordt vooral gebruikt bij de synthese van aldehyden.[5] Meestal wordt het gebruikt met dioxaan als ligand voor de natriumionen. Dit met dioxaan gesolvateerde complex is bekend geworden onder de naam Collmans reagens.[6] Het tetracarbonylferraat-anion heeft een tetraëdrische structuur.[7]

Synthese

De verbinding is voor het eerst beschreven door Cooke in 1970.[8] Tegenwoordig verloopt de synthese via de reductie van een oplossing van ijzerpentacarbonyl in THF met natriumnaftalenide. De opbrengst van de synthese is afhankelijk van de zuiverheid van het gebruikte ijzerpentacarbonyl.[4]

Fe ( CO ) 5 + 2 Na ⟶ Na 2 [ Fe ( CO ) 4 ] + CO {\displaystyle {\ce {Fe(CO)5 + 2Na -> Na2[Fe(CO)4] + CO}}}

Reacties

  • Als reagens is dinatriumtetracarbonylferraat in eerste instantie beschreven voor de omzetting van primaire alkylbromiden (RBr) in de overeenkomstige aldehyden in een twee-staps, one-pot-reactie:[8]
Na 2 [ Fe ( CO ) 4 ] + RBr ⟶ Na [ RFe ( CO ) 4 ] + NaBr {\displaystyle {\ce {Na2[Fe(CO)4] + RBr -> Na[RFe(CO)4] + NaBr}}}
De ontstane oplossing wordt achtereenvolgens met trifenylfosfine (PPh3) en azijnzuur behandeld, waarna het aldehyde (RCHO) ontstaat.
  • Dinatriumtetracarbonylferraat kan ook toegepast worden om zuurchlorides om te zetten in aldehyden. Net als bij Cookes ontdekking wordt een ijzeracylcomplex via protonolyse in het eindproduct omgezet:
Na 2 [ Fe ( CO ) 4 ] + RCOCl ⟶ Na [ RC ( O ) Fe ( CO ) 4 ] + NaCl {\displaystyle {\ce {Na2[Fe(CO)4] + RCOCl -> Na[RC(O)Fe(CO)4] + NaCl}}}
Na [ RC ( O ) Fe ( CO ) 4 ] + HCl ⟶ RCHO + Fe ( CO ) 4 + NaCl {\displaystyle {\ce {Na[RC(O)Fe(CO)4] + HCl -> RCHO + Fe(CO)4 + NaCl}}}
  • Met alkylhalogenides geeft dinatriumtetracarbonylferraat alkylcomplexen:
Na 2 [ Fe ( CO ) 4 ] + RX ⟶ Na [ RFe ( CO ) 4 ] + NaX {\displaystyle {\ce {Na2[Fe(CO)4] + RX -> Na[RFe(CO)4] + NaX}}}
Deze ijzer-alkylcomplexen kunnen worden omgezet in de carbonzuren of zuurchloriden:
Na [ RFe ( CO ) 4 ] + O 2 + H + ⟶ RCO 2 H + Fe [ ⋅ ⋅ ⋅ ] {\displaystyle {\ce {Na[RFe(CO)4] + O2 + H+ -> RCO2H + Fe[...]}}}
Na [ RFe ( CO ) 4 ] + X 2 ⟶ RC ( O ) X + FeX 2 + 3 CO + NaCl {\displaystyle {\ce {Na[RFe(CO)4] + X2 -> RC(O)X + FeX2 + 3 CO + NaCl}}}

De grote aantrekkingskracht van deze syntheseroutes ligt in de lage prijs van de ijzercarbonylverbindingen en het feit dat ze relatief groen zijn omdat de bijproducten uit nauwelijks milieubelastende ijzerzouten bestaan.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. ↑ J.P. Collman. (1975). Disodium Tetracarbonylferrate, a Transition Metal Analog of a Grignard reagent Accounts of Chemical Research. 8 pag.: 342–347 DOI:10.1021/ar50094a004
  2. ↑ C. Ungurenasu, C. Cotzur. (1982). Disodium Tetracarbonylferrate: A Reagent for Acid Functionalization of Halogenated Polymers Journal Polymer Bulletin. 6 pag.: 299–303 DOI:10.1007/BF00255401
  3. ↑ V.W. Hieber, G. Braun. (1959). GEEN TITEL OPGEGEVEN Zeitschrift für Naturforschung. 146 pag.: 132
  4. ↑ a b H. Strong, P.J. Krusic, J. San Filippo. (1990). Sodium Carbonyl Ferrate, Na2Fe(CO)], Na2[Fe2(CO)8], and Na2[Fe3(CO)11]. Bis[μ-Nitrido-Bis(triphenylphosphorus)(1+] Undecarcarbonyltriferrate(2-), [(Ph3P)2N]2[Fe3(CO)11] Ed.: Robert J. Angelici Inorg. Synth.. 28 pag.: 203–207 J. Wiley & Sons, New York ISBN 0-471-52619-3 DOI:10.1002/9780470132593.ch52
  5. ↑ Robert D. Pike. (2001). Disodium Tetracarbonylferrate (II-) Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis –
  6. ↑ G.L. Miessler, D.A. Tarr. (2004). GEEN TITEL OPGEGEVEN Inorganic chemistry – Pearson Publication, Upper Saddle River,New Jersey
  7. ↑ H.B. Chin, R. Bau. (1976). The Crystal Structure of Disodium Tetracarbonylferrate. Distortion of the Tetracarbonylferrate(2-) Anion in the Solid State J. Amer. Chem. Soc.. 98 pag.: 2434–2439 DOI:10.1021/ja00425a009
  8. ↑ a b M.P. Cooke. (1970). Facile conversion of alkyl bromides into aldehydes using sodium tetracarbonylferrate(-II) J. Amer. Chem. Soc.. 92 pag.: 6080–6082 DOI:10.1021/ja00723a056