Cobaltoceno

El cobaltoceno, conocido también como bis(η⁵-ciclopentadienil)cobalto (II), es un compuesto de organocobalto con la fórmula Co(C₅H₅)₂. Se trata de un sólido de color púrpura oscuro que sublima fácilmente ligeramente por encima de la temperatura ambiente. El cobaltoceno se descubrió poco después del ferroceno, el primer metaloceno. Debido a la facilidad con la que reacciona con el O₂, el compuesto debe ser manipulado y almacenado usando técnicas de atmósfera inerte.

Cobaltoceno
Nombre IUPAC
bis(η^5-ciclopentadienil)cobalto(II)
General
Fórmula semidesarrollada	Cp2Co
Fórmula molecular	C10H10Co
Identificadores
Número CAS	1277-43-6^[1]​
ChemSpider	83848
InChI InChI=InChI=1S/2C5H5.Co/c2*1-2-4-5-3-1;/h2*1-5H;/q2*-1;+2 Key: PXFGMRZPRDJDEK-UHFFFAOYSA-N%22 ILZSSCVGGYJLOG-UHFFFAOYSA-N, PXFGMRZPRDJDEK-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar	18 912 g/mol
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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Preparación y síntesis

El cobaltoceno se prepara por reacción del ciclopentadienuro de sodio (NaC₅H₅) con cloruro de cobalto (II) anhidro en disolución de THF. Se genera cloruro de sodio como subproducto además del producto organometálico que se purifica generalmente por sublimación a vacío:^[2]​

${\displaystyle \mathrm {CoCl_{2}+2\ NaCp\longrightarrow CoCp_{2}+2\ NaCl} }$ 

También se puede preparar a partir del complejo [Co(NH₃)₆Cl₂]

${\displaystyle \mathrm {Co(NH_{3})_{6}Cl_{2}+2\ NaCp\longrightarrow CoCp_{2}+2\ NaCl+6\ NH_{3}} }$ 

Estructura, enlace y reactividad

El cobaltoceno forma unas agujas negras cristalinas de punto de fusión de entre 176-180 °C. En disolventes no polares tales como hexano o tolueno es fácilmente soluble. Es muy sensible al aire, debido a que se oxida fácilmente formando el catión de color amarillo-verdoso Cp₂Co⁺ (Cp=ciclopentadienilo).^[3]​

El átomo de cobalto del Co(C₅H₅)₂ se "intercala" entre dos anillos de ciclopentadienilo (Cp), formando un compuesto sándwich. Las longitudes de enlace Co-C son aproximadamente de unos 2,1 Å, ligeramente más largos que el enlace Fe-C en el ferroceno.^[4]​

El cobaltoceno pertenece al grupo de compuestos organometálicos llamado metalocenos.^[5]​ El cobaltoceno es un complejo de 19 electrones, uno más de lo que por lo general se encuentra en complejos de metales de transición, tales como el ferroceno ya comentado, que además es muy estable. (Ver la regla de los 18 electrones.) Este electrón adicional ocupa un orbital antienlazante con respecto a los enlaces de Co-C. En consecuencia, las distancias Co-C son ligeramente más largas que los enlaces Fe-C del ferroceno. Muchas reacciones químicas del cobaltoceno (Co(C₅H₅)₂) se caracterizan por su tendencia a perder este electrón "extra", dando un catión de 18 electrones conocido como cobaltocenio:

${\displaystyle \mathrm {2\ Co(C_{5}H_{5})_{2}\ +\ I_{2}\ \longrightarrow \ 2\ [Co(C_{5}H_{5})_{2}]^{+}\ +\ 2\ I^{-}} }$ 

${\displaystyle \qquad \ 19\ electrones\qquad \quad \qquad \ 18\ electrones}$ 

El otro pariente cercano del cobaltoceno,es el rodoceno, que no existe como un monómero, ya que dimeriza espontáneamente por formación de un enlace C-C entre los anillos de Cp.

Propiedades rédox del cobaltoceno

El cobaltoceno es un agente reductor de un electrón muy común en el laboratorio.^[6]​ De hecho, la reversibilidad de la pareja redox del Co(C₅H₅)₂ se comporta tan bien que se puede utilizar en voltamperometría cíclica como estándar interno. Su derivado permetilado, el decametilcobaltoceno (Co(C₅Me₅)₂) es un agente reductor particularmente potente, debido a la donación de inducción de la densidad electrónica de los 10 grupos metilo, provocando que el cobalto renuncie a su electrón "extra" más aún. Estos dos compuestos son raros ejemplos de agentes reductores que se disuelven en disolventes orgánicos no polares. Los potenciales de reducción de estos compuestos son, usando la pareja ferroceno-ferrocenio como referencia:

Potencial rédox

Semirreacción rédox	E° (V) (tomando el potencial rédox del ferroceno como referencia)	Semirreacción del metal	E° (V) (tomando como referencia el electrodo estándar de hidrógeno
${\displaystyle \mathrm {Fe(C_{5}H_{5})_{2}^{+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Fe(C_{5}H_{5})_{2}} }$	0,000	${\displaystyle \mathrm {Fe^{3+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Fe^{2+}} }$	0,77^[7]​
${\displaystyle \mathrm {Fe(C_{5}Me_{5})_{2}^{+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Fe(C_{5}Me_{5})_{2}} }$	−0,59
${\displaystyle \mathrm {Co(C_{5}H_{5})_{2}^{+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Co(C_{5}H_{5})_{2}} }$	−1,33	${\displaystyle \mathrm {Co^{3+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Co^{2+}} }$	1,82^[7]​
${\displaystyle \mathrm {Co(C_{5}Me_{5})_{2}^{+}\ +\ e^{-}\ \rightleftharpoons \ Co(C_{5}Me_{5})_{2}} }$	−1,94

Referencias

1. Número CAS
2. King, R. B. “Organometallic Syntheses” Volume 1: Academic Press: New York, 1965.
3. Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlín 2007.
4. M. Yu. Antipin, R. Boese, N. Augart, G. Schmid "Redetermination of the cobaltocene crystal structure at 100 K and 297 K: Comparison with ferrocene and nickelocene" Structural Chemistry 1993, Volume 4, Number 2, 91-101. doi 10.1007/BF00677370
5. C. Elschenbroich, A. Salzer ”Organometallics : A Concise Introduction” (2nd Ed) (1992) from Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 3-527-28165-7
6. N. G. Connelly, W. E. Geiger (1996). «Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry». Chem. Rev. 96 (2): 877-910. PMID 11848774. doi:10.1021/cr940053x. 
7. Valor tomado del Anexo:Tabla de potenciales de reducción

•   Datos: Q197663
•   Multimedia: Cobaltocene / Q197663