Chromocen

Strukturformel
Struktur von Chromocen
Ekliptische Konformation
Allgemeines
Name	Chromocen
Andere Namen	Bis(η5-cyclopentadienyl)chrom Di(cyclopentadienyl)chrom (Cp)2Cr
Summenformel	C10H10Cr
Kurzbeschreibung	roter kristalliner Feststoff<ref name="Elschenbroich" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-036-4 ECHA-InfoCard 100.013.670 PubChem 79154 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	182,18 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,43 g·cm−3<ref name="ZAAC1956_69" />
Schmelzpunkt	173 °C<ref name="Elschenbroich" />
Löslichkeit	nahezu unlöslich<ref name="Strem" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Aldrich" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 302+312+332​‐​314​‐​317 P: 260​‐​280​‐​301+312​‐​303+361+353​‐​304+340+310​‐​305+351+338<ref name="Aldrich" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Chromocen, mit der Formel [Cr(C₅H₅)₂], ist eine metallorganische Verbindung aus der Familie der Metallocene. Die Summenformel wird oft mit [Cr(Cp)₂] 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.<ref name="ZNaturf1953_444" />

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:<ref name="Mottiger" />

<math>\mathrm{ Cr\ +\ 2\ HCl\ \xrightarrow[THF]{} \ CrCl_2\ +\ H_2 }</math>

<math>\mathrm{ CrCl_2\ +\ 2\ Na(C_5H_5)\ \xrightarrow[THF]{} \ Cr(C_5H_5)_2\ +\ 2\ NaCl }</math>

Auch die direkte Herstellung aus Chrom(II)-chlorid, Cyclopentadien und Natrium ist möglich:<ref name="EP0652224" />

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

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

Eigenschaften

Datei:Chromocene Conformers Structural Formulae.svg

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

Datei:Chromocene crystals.png

Rote Kristalle von Chromocen unter Schutzgas in einem Schlenkkolben

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.<ref name="JOMC1966_507" /><ref name="Holleman-Wiberg" /> Wie im Ferrocen sind auch im Chromocen die Cyclopentadienyl-Ringe auf Deckung (ekliptisch) und nicht gestaffelt angeordnet.<ref name="Holleman-Wiberg" /> Die Dissoziationsenergie für die Cp–Cr-Bindung wird, je nach Literatur, mit 179 kJ·mol⁻¹ bzw. 279 kJ·mol⁻¹ angegeben.<ref name="Holleman-Wiberg" /><ref name="Huheey" /> Der mittlere Abstand zwischen den Ringen liegt bei 370 pm.<ref name="ZfNB1959_737" /> Chromocen ist an der Luft und gegenüber Wasser sehr reaktiv<ref name="Elschenbroich" /><ref name="Holleman-Wiberg" /> 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.<ref name="DE4306105" /><ref name="Lechner" /> In den 1960ern wurde dieser Prozess von Union Carbide zur Polymerisation von Ethylen entwickelt.<ref name="Alsfasser" /><ref name="Steinborn" /> 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.<ref name="forkat" /> Chromocen basierte Katalysatoren haben, gegenüber Ziegler-Katalysatoren, welche aluminiumorganische Verbindungen enthalten, den Vorteil, dass das hergestellte Polyethylen nur eine geringe Geruchsbelästigung zeigt.<ref name="EP1109859" /> Alternativ kann als Substrat (Trägersubstanz) auch Porenbeton eingesetzt werden.<ref name="DE10314369" />

Weblinks

Datei:Commons-logo.svg

Commons: Chromocen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references> <ref name="Aldrich">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> <ref name="Elschenbroich">Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. B. G. Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8 (S. 452 in der Google-Buchsuche). </ref> <ref name="Alsfasser">Ralf Alsfasser, Erwin Riedel, H. J. Meyer: Moderne Anorganische Chemie. de Gruyter Verlag, ISBN 978-3-11-019060-1 (Seite 708 in der Google-Buchsuche). </ref> <ref name="DE4306105">Patent DE4306105A1: Modifizierte geträgerte Chromocen-Katalysatorsysteme.‌</ref> <ref name="DE10314369">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.‌</ref> <ref name="EP0652224">Patent EP0652224B1: Process for the preparation of metallocenes in a one-step synthesis.‌</ref> <ref name="EP1109859">Patent EP1109859B1: Low odor polyethylene blends.‌</ref> <ref name="forkat">Katalysator-Träger-Wechselwirkungen: Struktur und Wirkungsweise des Union Carbide-Katalysators (Chromocen/Silica) (PDF, 207 kB) (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)</ref> <ref name="Holleman-Wiberg">A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 1699–1700.</ref> <ref name="Huheey">James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard Keiter: Anorganische Chemie: Prinzipien von Struktur und Reaktivität. de Gruyter Verlag, 2003, ISBN 3-11-017903-2 (S. 797 in der Google-Buchsuche). </ref> <ref name="JOMC1966_507">Kevin R. Flower, Peter B. Hitchcock: Crystal and molecular structure of chromocene (η⁵-C₅H₅)₂Cr. In: Journal of Organometallic Chemistry. 1996, 507. S. 275–277. doi:10.1016/0022-328X(95)05747-D.</ref> <ref name="Lechner">Manfred Dieter Lechner, Klaus Gehrke, Eckhard H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie: ein Lehrbuch für Chemiker, Physiker. (S. 93 in der Google-Buchsuche). </ref> <ref name="Mottiger">Chromocen (PDF, 117 kB) (Memento vom 21. Dezember 2014 im Internet Archive)</ref> <ref name="Steinborn">Dirk Steinborn: Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse. Vieweg + Teubner, 2007, ISBN 978-3-8348-0581-2 (S. 158 in der Google-Buchsuche). </ref> <ref name="Strem">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check (PDF) bei StremVorlage:Abrufdatum</ref> <ref name="ZAAC1956_69"></ref> <ref name="ZNaturf1953_444">E. O. Fischer, W. Hafner: Di-cyclopentadienyl-chrom. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 8, 1953, S. 444–445 (online).</ref> <ref name="ZfNB1959_737"> F. Jellinek: Die Struktur des Osmocens. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 14, 1959, S. 737–738 (online).</ref> </references>