オキシ三塩化バナジウム

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オキシ三塩化バナジウム
Vanadium oxytrichloride.jpg
Vanadyl-chloride-3D-balls.png
識別情報
CAS登録番号 7727-18-6 チェック
RTECS番号 YW2975000
特性
化学式 VOCl3
モル質量 173.30 g/mol
外観 黄褐色液体
密度 1.84 g/cm3, 液体
融点

-76.5 ℃

沸点

126–27 ℃ (400 K)

への溶解度 水と反応
塩素溶媒への溶解度 可溶
構造
分子の形 四面体形
危険性
主な危険性 有毒 (T)
加水分解塩化水素を発生
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
3
関連する物質
関連するバナジウムの化合物 酸化バナジウム(V)
塩化バナジウム(IV)
オキシ三フッ化バナジウム
関連物質 塩化ホスホリル
特記なき場合、データは常温(25 ℃)・常圧(100 kPa)におけるものである。

オキシ三塩化バナジウム(オキシさんえんかバナジウム、vanadium oxytrichloride)は、化学式が VOCl3 と表されるバナジウム無機化合物である。常温で液体で、蒸留は可能だが空気中で直ちに加水分解される。強い酸化剤であり、主に有機合成の試薬として用いられる[1]

目次

化学的性質

オキシ三塩化バナジウムはバナジウム(V)の化合物で、反磁性である。四面体形構造を持ち、O-V-Cl 角は111度、Cl-V-Cl 角は108度、V-O 結合長は 157 pm、V-Cl 結合長は 214 pm である。非常に水と反応性が高く、放置しておくと塩素が発生する。無極性溶媒(ベンゼンジクロロメタンヘキサンなど)に可溶である。塩化ホスホリルとは似ている点もあるが、オキシ三塩化バナジウムには酸化性があるという点で異なっている。一般に、リン化合物には酸化性はない[2]

合成

VOCl3 は、酸化バナジウム(V)塩素化によって合成できる。この反応は約 600 ℃ 程度で進行する[3]

3 Cl2 + V2O5 → 2 VOCl3 + 1.5 O2

V2O5炭素との混合物を用いれば、この反応は 200-400 ℃ で進行させることが可能である。この場合炭素は、TiO2 から TiCl4 を製造するクロール法と同じように脱酸素剤として作用する。

前駆体として酸化バナジウム(III)が使われることもある。

3 Cl2 + V2O3 → 2 VOCl3 + 0.5 O2

実験室レベルでは、塩化チオニルによって酸化バナジウム(V)を塩素化して合成する[4]

V2O5 + 3 SOCl2 → 2 VOCl3 + 3 SO2

反応

加水分解とアルコール分解

VOCl3 は、速やかに V2O5 と HCl に加水分解される。ビーカーの中に入れておくと、壁面に V2O5 が生成しているのが見られる。反応中間体としてジオキシ塩化バナジウムが発生する。

2 VOCl3 + 3 H2O → V2O5 + 6 HCl

VOCl3トリエチルアミンなどの塩基の存在下、アルコールアルコキシドに変化させる。

VOCl3 + 3 ROH → VO(OR)3 + 3 HCl(R = Me、Ph など)

他のオキシ塩化物への変化

VOCl3 は VOCl2 の合成においても使われる。

V2O5 + 3 VCl3 + VOCl3 → 6 VOCl2

ジオキシ塩化バナジウムは、一酸化二塩素を用いる特殊な反応によって合成される[5]

VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2 Cl2

180 ℃ より高い温度で VO2Cl は V2O5 と VOCl3 に分解する。同様に、VOCl2 も VOCl3 と VOCl とに分解する。

錯体の構造

VOCl3 は強力なルイス酸であり、アセトニトリルアミンなどと錯体を作る傾向がある。錯体を作る際、バナジウムは4配位四面体形構造から6配位八面体形構造に変化する。

VOCl3 + 2 H2NEt → VOCl3(H2NEt)2

アルケンの重合

VOCl3エチレンプロピレンゴム (EPDM) の合成の触媒、または前駆触媒として使われる。

脚注

  1. ^ M. O'Brien, B. Vanasse (2001). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 
  2. ^ A. Earnshaw, N. Greenwood (1997). The Chemistry of the Elements - Second Edition, 513–514. 
  3. ^ A. Holleman, E. Wiberg (2001). Inorganic Chemistry. 
  4. ^ S. Tyree (1967). Inorganic Syntheses Volume IX. 
  5. ^ H. Oppermann, "Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl, VOCl2" Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, vol. 331. 113-126 (1967)

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