四氧化锇
物理性质
纯四氧化锇是无色的,但因通常混有少量二氧化锇(OsO 2 )而呈黄褐色。OsO 4 可溶于四氯化碳(CCl 4 ),微溶于水,与水反应生成锇酸(见下文)。OsO 4 具有挥发性,常温下易升华。气味与臭氧相似。锇的名称起源于希腊文的“osme”,意思是“臭味”。
结构和电子排布
锇是d 金属,因此当Os(VIII)的配位数为四时,其形状应是四面体构型。还有MnO 4 −和CrO 4 2−也是四面体构型。
OsO 4 中锇的化合价为+8,这是过渡金属的最高化合价。锇原子有8个价电子。如果假设每个Os-O键都提供两个电子,则该络合物总共有16个电子,与高锰酸根离子和铬酸根离子一样。
合成
粉末状的锇在常温下与O 2 缓慢反应,生成OsO 4 。块状的锇则须加热至670 K才能被氧气氧化。
反应
氧氟化物
锇有很多种氧氟化物,都对潮湿非常敏感。
在77K的低温下,四氧化锇与二氟化氪在氢氟酸溶液中反应,生成紫色的 顺式 -OsO 2 F 4 。
OsO 4 与F 2 反应,生成黄色的OsO 3 F 2 :
OsO 4 在常温下与等摩尔的[Me 4 N]F反应,在253K的温度下则与两倍的物质的量的[Me 4 N]F反应: :
烯烃的氧化
OsO 4 能催化烯烃与过氧化氢水溶液之间的反应。化学方程式为:
反应中Os O 4 先与烯烃R 2 C=CR 2 发生加成反应,生成环"酯" R 4 C 2 O 2 Os O 2 ,然后再水解,生成二醇和六价锇化合物(Os ):
其它反应
OsO 4 溶于碱溶液,生成锇酸盐:
OsO 4 是路易斯酸,能与路易斯碱如氨等发生取代反应:
[Os(N)O 3 ] 离子是OsO 4 的等电子体,且结构相同。与伯胺t-BuNH2[(CH3)3C-NH2]反应得到相应的亚氨基化合物:
在400K和200个大气压下,OsO 4 在甲醇溶液中与一氧化碳发生"还原性羰基化反应",生成三角形的Os 3 (CO) 12 :
此反应中锇的化合价从+8下降到0。
四氧化锇也可以被碳还原:
用途
可作组织标本的染剂及化学合成的试剂。
有机合成
OsO 4 广泛用于把烯烃顺式氧化成二醇。参见以上反应机理。
参考文献
Cotton, S. A. "Chemistry of Precious Metals," Chapman and Hall (London): 1997. ISBN 0-7514-0413-6.
Berrisford, D. J.; Bolm, C.; Sharpless, K. B., "Ligand Accelerated Catalysis", Angewandte Chemie, International Edition English, 1995, volume 34, pp. 1059-1070.
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