金属羰基合物的制备
同修 / 2022-07-21
金属羰基合物的制备只有对镍和铁来讲,使金属与一氧化碳直接反应是行得通的。镍粉在室温时就能反应,而铁需要提高温度与压力,才有一个适宜的反应速度。其它的所有基合物都是通过金属化合物的还原来制备的。
在250—300大气压力和120—200℃时;通过下列反应可制得八羰基合二钻:
2CoCO3+H2+8CO>Co2(CO)8+2CO2+2H2O
其它二元膜基合物可从金属卤化物出发制备。一般的方法是通常把它们悬浮在有机溶剂(如四氢味哺)中,于200-300大气压力和高达300°℃的温度下,在还原剂存在时与CO反应。采用过各种还原剂一电正性的金属(Na,Al,Mg),三烷基铝,二苯甲酮一钠(或铜)一基酮(Ph2CONa)。反应的详细过程并不清楚,但在使用金属有机化合物作还原剂时,不稳定的过渡金属有机衍生物作为中间物生成这一点是可能的。钒的炭基合物很容易从下述反应得到:
二甘醇二甲陡
VCl3+CO+Na(过量)
H3PO4
Na(二甘醇二甲醚)2 V(CO)6——>V(CO)6
50°
某些羰基合物,如Os(CO)5, Tc2(CO)10以及Re2(CO)10可从它们的氧化物(OsO4,Tc2O7,Re2O7,)与CO在高温(~300°C)和高压(~300大气压)下反应来制备。
溶于有机溶剂的金属乙酰丙酮盐也常用作适宜的原料。
双核的羰基合物Fe2(CO)9可通过光解溶解在烷烃溶剂中的Fe(CO)5来制得,它像橙色的云母片一样。当酸化多核羰合酸盐的阴离子时(见后面),可制得绿色的Fe3(CO)12,而阴离子是从Fe(CO)5与有机胺(如三乙基胺)的作用制得。
双金属的羰基合物是采用羰基卤化物同合酸盐阴离子的钠盐相作用制得,第一个著名的实例h5-C5H5(CO)3MoW(CO)3h5-C5H5的制备就是用的这个方法。
22-5.振动光谱
羰基合物的振动光谱,特别是红外光谱提供了有关其结构与键合方面知识的一种丰富和方便的来源。这方面应用的某些情况在以前已经介绍过。在这一节里,我们将扩展这个讨论,并且给出一个总貌。
结构的判断 目前红外光谱在无机化学研究室中最重要的应用或许就是推断含有羰基的分子的结构。当然还可以通过一系列不同的途径去达到这一目的。
1. 成桥CO基的检出 我们早已注意到中性分子中桥基CO的吸收区是1700—1850厘米-1,而端基CO的吸收区一般处在较高的频率部分1850-2125厘米-1。图22-7阐明了如何利用此事实去判别结构。Fe2(CO)9明显兼有相应于“端”和“桥”部位的强吸收带。单独据此就能判断出结构中必兼有两种形式的CO基;X-射线研究也得出同样的结果。Os3(CO)12的某些结构符合价的一般规则;其中有些有成桥的CO基,而有一种(见图22-3)并没有CO桥。图22-7(b)的红外光谱就能单独地满意指出那种Os3(CO)12中没有CO桥的结构,因为图中没有低于2000厘米-1的吸收带。
在Co2(CO)8(以及某些共它分子)的情况下,红外光谱曾被用来阐明和研究溶液中桥式与非桥式结构间的平衡与温度的依赖关系(见图22-3)。测定了不同温度下的光谱,并把全部光谱区分为两个吸收谱带组,随着温度的增高,一组的强度增高而另一组则降低。进一步发现成桥部位的吸收只存在于这两组的一个组中,因而可指出一种结构是有桥的,而另一种则没有。
在利用CO伸缩谱带的位置去判别桥基CO的存在,必须记住某些情况。当(a)一些配位体虽是良好的给予体,但它却是不良的x-接受体时或(b)分子具有净的负电荷时,端基CO的伸缩频率是十分低的。在另一种情况下,对CO基的反馈-给予变成十分离域,从而增加了M一C的键级并减少了C一O的键级,这也将导致CO伸缩频率的降低。Mo(dien)(CO)3的CO伸缩带之一可低达1760厘米-1,Fe(CO)4-离子中有一个1790厘米-1的吸收带。
2. 从谱带的数目判断分子的对称性在红外光谱中所找到的CO伸缩谱带的数目常可用来判断CO基配置的对称性,但需要一定量的知识和经验才能避免差错。首先从有关对称性的数学与物理学的要求出发去确定每种可能的结构应该在红外光谱中出现多少个CO伸缩带。然后把实验观察结果与原估计相比较,当某些所预言的结构与实验结果不符时,就把它舍掉。在顺利的场合下,往往只保留下一种可能的结构。在完成这一步骤时,必须注意到出现弱带或重叠的可能性,当然,正确的模式必包括这些考虑在内。假如把近似力常数以及谱带相对强度的作用也考虑在内,那末常可增加此步骤的可靠性。