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二茂鎂

二茂鎂，有時簡稱 MgCp2，是一種有機鎂化合物，化學式 Mg(η5-C5H5)2。它是一種主族夾心配合物，結構類似過渡金屬的茂金屬，由中心鎂原子和兩個環戊二烯配體組成。

二茂鎂
Structure of magnesocene
IUPAC名
bis(η5-cyclopentadienyl)magnesium
識別
CAS號 1284-72-6  checkY
PubChem 11984632
ChemSpider 10628001
SMILES
 
  • [cH-]1cccc1.[cH-]1cccc1.[Mg+2]
InChI
 
  • 1S/2C5H5.Mg/c2*1-2-4-5-3-1;/h2*1-5H;/q2*-1;+2
EINECS 603-275-0
性質
化學式 C10H10Mg
摩爾質量 154.49 g·mol−1
外觀 無色晶體[1]
熔點 176 °C（449 K）（[2]）
沸點 290 °C（563 K）（[3]）
溶解性 與水激烈反應，可溶於極性和非極性溶劑。[1]
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中爆炸性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中易燃物的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中腐蝕性物質的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H228, H250, H261, H314
P-術語 P210, P231+232, P280, P303+361+353, P304+340+310, P305+351+338+310, P335+334, P422
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

二茂鎂是在1954年由恩斯特·奧托·菲舍爾和傑弗里·威爾金森獨立發現的。[4][5]它可以由CpMgBr歧化或是金屬鎂和環戊二烯在500 °C 下反應而成。對於前者，茂基溴化鎂可以由乙基溴化鎂和環戊二烯反應而成，然後在220 °C 和10−4 mbar下分解成MgCp2 和MgBr2：[6]

 
Et2O = 乙醚
 

在實驗室里，可以由二烷基鎂和環戊二烯反應得到二茂鎂：[1]

 

性質

室溫下，二茂鎂是一種白色固體。[7]它的熔點為 176 °C，儘管在常壓下會在100 °C時升華。[7]不像二茂鐵，二茂鎂會在極性、給電子溶劑中（例如醚和THF）會自耦電離：[8]

 
 
 

二茂鐵在標準情況下穩定，但二茂鎂在氧氣或濕氣中迅速分解，所以在惰性氣氛下製備和儲存。[9]

結構和成鍵

通過X射線晶體學，固體二茂鎂的平均 Mg-C 和C-C鍵長分別為2.30 Å 和1.39 Å，兩個茂環是錯位的，點群D5d。[10]氣相電子衍射顯示出相似的鍵長，不過兩個茂環是重疊的，點群 D5h。[11][12]

關於Mg-Cp 的相互作用主要是離子鍵[13][14]還是共價鍵[11][12][15]一直存在激烈的爭論。

反應性和潛在用處

二茂鎂可以用來製備其它茂金屬：[16]

 

在四氫呋喃里，二茂鎂會和 MgX2（X = 鹵素）交換配體，形成半夾心化合物CpMgX ：[17]

 

反應產生的半夾心化合物可作為從有機鹵化物合成取代茂基的原料。[18]

由於其高反應性，二茂鎂是半導體研究中的一個有吸引力的目標，可作為化學氣相沉積和摻雜應用的起始材料。[19][20]

二茂鎂在下一代的鎂離子電池中，有作為電解質的潛在用途。[8]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Anja Jaenschke: Basenaddukte des Magnesocens: Darstellung und Strukturuntersuchung von Cyclopentadienyl-, Pentamethylcyclopentadienyl- und Indenyl-Metallocenen des Magnesiums. Dissertation, Uni Hamburg, 2006 Template:URN.
  2. ^ W. A. Barber. Eugene G. Rochow , 編. Magnesium cyclopentadienide. McGraw-Hill Book Company, Inc. 1960: 11–15 （英語）. 
  3. ^ {{{2}}}. www.chemicalbook.com. 
  4. ^ E. O. Fischer, W. Hafner: Cyclopentadienyl-vanadin-tetracarbonyl. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 9, 1954, S. 503–504 (online).
  5. ^ G. Wilkenson, F.A. Cotton, Chem. Ind.(London) 1954, 307–308
  6. ^ Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 6. Auflage, Teubner Wiesbaden, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S. 65 (《二茂鎂》在Google Books的內容。).
  7. ^ 7.0 7.1 Barber, W. A.; Jolly, William L., Magnesium Cyclopentadienide, Inorganic Syntheses (John Wiley & Sons, Ltd), 1960: 11–15, ISBN 9780470132371, doi:10.1002/9780470132371.ch5 
  8. ^ 8.0 8.1 Schwarz, Rainer; Pejic, Marijana; Fischer, Philipp; Marinaro, Mario; Jörissen, Ludwig; Wachtler, Mario. Magnesocene-Based Electrolytes: A New Class of Electrolytes for Magnesium Batteries. Angewandte Chemie International Edition. 2016-11-21, 55 (48): 14958–14962. ISSN 1521-3773. PMID 27791301. doi:10.1002/anie.201606448. 
  9. ^ Barber, W. A. A new preparation of magnesium cyclopentadienide. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1957-01-01, 4 (5–6): 373–374. ISSN 0022-1902. doi:10.1016/0022-1902(57)80026-8. 
  10. ^ Bünder, W.; Weiss, E. Verfeinerung der kristallstruktur von dicyclopentadienylmagnesium, (η-C5H5)2Mg [Refinement of the crystal structure of dicyclopentadienylmagnesium, (η5-C5H5)2Mg]. Journal of Organometallic Chemistry. 1975-06-10, 92 (1): 1–6. ISSN 0022-328X. doi:10.1016/S0022-328X(00)91094-5. 
  11. ^ 11.0 11.1 Starowieyski, Kazimir B.; Brunvoll, Jon; Novak, David P.; Lusztyk, Janusz; Haaland, Arne. Molecular structures of dicyclopentadienylmagnesium and dicyclopentadienylchromium by gas-phase electron diffraction. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1974-01-01, (2): 54–55. ISSN 0022-4936. doi:10.1039/C39740000054. 
  12. ^ 12.0 12.1 Haaland, A.; Lusztyk, J.; Brunvoll, J.; Starowieyski, K. B. On the molecular structure of dicyclopentadienylmagnesium. Journal of Organometallic Chemistry. 1975-02-11, 85 (3): 279–285. ISSN 0022-328X. doi:10.1016/S0022-328X(00)80301-0. 
  13. ^ Cotton, F. A.; Reynolds, L. T. The Structure and Bonding of Cyclopentadienylthallium and Bis-cyclopentadienylmagnesium. Journal of the American Chemical Society. January 1958, 80 (2): 269–273. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01535a004. 
  14. ^ Aleksanyan, V. T.; Garbuzova, I. A.; Gavrilenko, V. V.; Zakharkin, L. I. Vibrational spectra and structure of bis(cyclopentadienyl)magnesium. Journal of Organometallic Chemistry. 1977-04-12, 129 (2): 139–143. ISSN 0022-328X. doi:10.1016/S0022-328X(00)92483-5. 
  15. ^ Lippincott, Ellis R.; Xavier, J.; Steele, D. The Vibrational Spectra and Structure of Bis-cyclopentadienylmagnesium. Journal of the American Chemical Society. 1961-05-01, 83 (10): 2262–2266. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01471a011. 
  16. ^ Hull, H. S.; Reid, Allen Forrest; Turnbull, Alan G. Heat of formation and bond energy of bis(cyclopentadienyl)magnesium. Inorganic Chemistry. 1967-04-01, 6 (4): 805–807. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic50050a032. 
  17. ^ Ford, Warren T.; Grutzner, John B. Proton and carbon-13 nuclear magnetic resonance spectra of cyclopentadienylmagnesium compounds in tetrahydrofuran. The Journal of Organic Chemistry. 1972-08-01, 37 (16): 2561–2564. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo00981a009. 
  18. ^ Dzhemilev, U. M.; Ibragimov, A. G.; Tolstikov, G. A. Synthesis and transformations of "non-grignard" organomagnesium reagents obtained from 1,3-dienes. Journal of Organometallic Chemistry. 1991-03-26, 406 (1–2): 1–47. ISSN 0022-328X. doi:10.1016/0022-328X(91)83169-5. 
  19. ^ Lundberg, Å; Andersson, S. G.; Landgren, G.; Rask, M. Abruptp- type doping transitions using bis-(cyclopentadienyl)-magnesium in metal-organic vapor phase epitaxy of GaAs. Journal of Electronic Materials. 1988-07-01, 17 (4): 311–314. Bibcode:1988JEMat..17..311R. ISSN 1543-186X. S2CID 97230793. doi:10.1007/BF02652111. 
  20. ^ Kondo, M.; Anayama, C.; Sekiguchi, H.; Tanahashi, T. Mg-doping transients during metalorgic vapor phase epitaxy of GaAs and AlGaInP. Journal of Crystal Growth. 1994-08-01, 141 (1–2): 1–10. Bibcode:1994JCrGr.141....1K. ISSN 0022-0248. doi:10.1016/0022-0248(94)90085-X. 
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