Chromocen

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Strukturformel
Struktur von Chromocen
Allgemeines
Name Chromocen
Andere Namen
  • Bis(η5-cyclopentadienyl)chrom
  • Di(cyclopentadienyl)chrom
  • (Cp)2Cr
Summenformel C10H10Cr
CAS-Nummer 1271-24-5
PubChem 79154
Kurzbeschreibung

roter kristalliner Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 182,18 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,43 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

173 °C[1]

Löslichkeit

unlöslich[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [4]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302-312-315-319-332-335
P: 261-​280-​305+351+338 [4]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5][4]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 20/21/22-36/37/38
S: 26-37/39
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Chromocen, mit der Formel Cr(C5H5)2, ist eine metallorganische Verbindung aus der Familie der Metallocene. Die Summenformel wird oft mit Cp2Cr abgekürzt. Es bildet einen dem Ferrocen analogen Sandwichkomplex, folgt aber nicht der 18-Elektronen-Regel, da es nur 16 Valenzelektronen besitzt. Chromocen wurde erstmals 1953 beschrieben.[6]

Herstellung

Chromocen wird durch Reaktion von Chrom(II)-chlorid mit Cyclopentadienylnatrium, üblicherweise in Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel, hergestellt. Im ersten Schritt wird zunächst das wasserfreie Chrom(II)-chlorid synthetisiert:[7]

$ \mathrm{ Cr\ +\ 2\ HCl\ \xrightarrow[THF]{} \ CrCl_2\ +\ H_2 } $
$ \mathrm{ CrCl_2\ +\ 2\ Na(C_5H_5)\ \xrightarrow[THF]{} \ Cr(C_5H_5)_2\ +\ 2\ NaCl } $

Auch die direkte Herstellung aus Chrom(II)-chlorid, Cyclopentadien und Natrium ist möglich:[8]

$ \mathrm{ CrCl_2\ +\ 2\ Na\ + 2\ C_5H_6\ \xrightarrow[THF]{} \ Cr(C_5H_5)_2\ +\ 2\ NaCl +\ H_2} $

Das analoge Decamethylchromocen, Cr[C5(CH3)5]2, wird analog der ersten Reaktion unter Verwendung von Pentamethylcyclopentadienyllithium, LiC5(CH3)5 hergestellt.

Eigenschaften

Chromocen: Gestaffelte Konformation (links) und ekliptische Konformation (rechts).

Chromocen ist ein roter kristalliner Feststoff. In der Kristallstruktur von Chromocen wurde mittels Röntgenstrukturanalyse die mittlere Cr–C-Bindungslänge mit 215,1(13) pm ermittelt.[9][10] Wie im Ferrocen sind auch im Chromocen die Cyclopentadienyl-Ringe auf Deckung (ekliptisch) und nicht gestaffelt angeordnet.[10] Die Dissoziationsenergie für die Cp–Cr-Bindung wird, je nach Literatur, mit 179 kJ·mol−1 bzw. 279 kJ·mol−1 angegeben.[10][11] Chromocen ist an der Luft und gegenüber Wasser sehr reaktiv[1][10] und kann sich unter Umständen bei Luftkontakt spontan entzünden.

Verwendung

Auf silikatische Trägersubstanzen aufgebrachtes Chromocen fungiert als Katalysator bei der Polymerisation von Ethylen und anderen 1-Alkenen.[12][13] In den 1960ern wurde dieser Prozess von Union Carbide zur Polymerisation von Ethylen entwickelt.[14][15] Dabei zersetzt sich das Chromocen an der silikatischen Oberfläche unter Bildung von hochreaktiven organometallischen Zentren welche die katalytische Wirksamkeit ergeben. Die Struktur und Wirkungsweise des Union Carbide Katalysators wurde von Janet Blümel eingehend untersucht.[16] Chromocen basierte Katalysatoren haben, gegenüber Ziegler-Katalysatoren, welche aluminiumorganische Verbindungen enthalten, den Vorteil, dass das hergestellte Polyethylen nur eine geringe Geruchsbelästigung zeigt.[17] Alternativ kann als Substrat (Trägersubstanz) auch Porenbeton eingesetzt werden.[18]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2  Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. B. G. Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8 (Seite 452 in der Google Buchsuche).
  2. http://www.wolframalpha.com/input/?i=Chromocene aufgerufen am 2. Januar 2012
  3. Vorlage:Strem
  4. 4,0 4,1 4,2 Datenblatt Bis(cyclopentadienyl)chromium(II) bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 4. Dezember 2011.
  5. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  6. E. O. Fischer, W. Hafner: Z. Naturforsch. 1953, 8b, S. 444–445.
  7. Chromocen (PDF, 117 kB)
  8. Patent EP0652224B1: Process for the preparation of metallocenes in a one-step synthesis.
  9. Kevin R. Flower, Peter B. Hitchcock "Crystal and molecular structure of chromocene (η5-C5H5)2Cr" Journal of Organometallic Chemistry, 1996, 507, S. 275–277. doi:10.1016/0022-328X(95)05747-D.
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3  Arnold F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. de Gruyter Verlag, 1995, ISBN 3-11-012641-9 (Seite 1699–1700 in der Google Buchsuche).
  11.  James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard Keiter: Anorganische Chemie: Prinzipien von Struktur und Reaktivität. de Gruyter Verlag, 2003, ISBN 3-11-017903-2 (Seite 797 in der Google Buchsuche).
  12. Patent DE4306105A1: Modifizierte geträgerte Chromocen-Katalysatorsysteme.
  13.  Manfred Dieter Lechner, Klaus Gehrke, Eckhard H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie: ein Lehrbuch für Chemiker, Physiker. Verlag, Jahr, ISBN ISBN (Seite 93 in der Google Buchsuche).
  14.  Ralf Alsfasser, Erwin Riedel, H. J. Meyer: Moderne Anorganische Chemie. de Gruyter Verlag, Jahr, ISBN 978-3-11-019060-1 (Seite 708 in der Google Buchsuche).
  15.  Dirk Steinborn: Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse. Vieweg + Teubner, 2007, ISBN 978-3-8384-0581-2 (Seite 158 in der Google Buchsuche).
  16. Katalysator-Träger-Wechselwirkungen: Struktur und Wirkungsweise des Union Carbide-Katalysators (Chromocen/Silica) (PDF, 207 kB)
  17. Patent EP1109859B1: Low odor polyethylene blends.
  18. Patent DE10314369B4: Production of polymerization catalyst, used in polymerization of olefins, including styrene, especially ethylene, uses porous cement concrete as support for application of metallocene derivative.

Literatur

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