三氯化铈

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三氯化铈[1]
IUPAC名
Cerium(III) chloride
Cerium trichloride
别名 氯化铈(III)
识别
CAS号 7790-86-5
18618-55-8 (七水合物)
ChemSpider 23038
SMILES
InChI
InChIKey VYLVYHXQOHJDJL-DFZHHIFOAZ
性质
化学式 CeCl3
外观 白色潮解粉末
密度 3.97 g/cm3
熔点 817 °C (无水物)
90 °C (七水合物分解)
沸点 1727 °C
溶解性 100 g/100 ml
溶解性(其他) 可溶于乙醇丙酮
结构
晶体结构 六方晶系,hP8
空间群 P63/m, No. 176
危险性
警示术语 R:R36/37/38
安全术语 S:S26, S36
欧盟分类 刺激性 (Xi)
闪点 不可燃
LD50 2111 mg/kg (大鼠经口)[2]
相关物质
其他阴离子 三氟化铈
三溴化铈
三碘化铈
其他阳离子 氯化镧
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

三氯化铈,别名氯化铈氯化铈(Ⅲ),化学式CeCl3

性质[编辑]

无色易潮解块状结晶或粉末。露置于潮湿空气中时,迅速吸收水分生成组成不定的水合物。[3]易溶于水,可溶于酸和丙酮[4]

水合物直接在空气中加热时会发生少量水解。[5]若在真空中加热七水合物数小时逐渐至140°C,则可得到无水三氯化铈。[4][6][7]用此法制得的无水三氯化铈可能还含有少量水解产物CeOCl,但已经可与有机锂试剂格氏试剂共用,用于有机合成。

纯的无水三氯化铈可通过①将水合物在高真空中和4~6倍氯化铵存在下缓慢加热至400°C,[5][8][9][10]或②将水合物与过量氯化亚砜共热3小时而制得。[5][11]此外还可以通过单质铈与氯气化合制备无水三氯化铈。[12][13]它一般通过在高真空下高温升华纯化。


水合三氯化铈样品















制备[编辑]

稀土硫酸铵复盐与氢氧化钠反应,转化为氢氧化稀土。再用空气将后者中的铈氧化为四价铈,以稀盐酸浸出使铈富集,再经溶解、萃取、结晶,制得三氯化铈。

\rm \ Ce(OH)_3+3HCl\rightarrow CeCl_3+3H_2O

用途[编辑]

用作制取和其他铈盐的原料、石油催化剂,以及有机合成中的路易斯酸等。三氯化铈可作三氟甲磺酸铈的制取原料,后者是有机合成中的路易斯酸,用于傅-克酰基化反应。三氯化铈自身也是一种路易斯酸,用于傅-克烷基化反应[14]

七水合三氯化铈与硼氢化钠共用时可作为Luche还原反应[15]中的试剂。该反应是有机合成中将α,β-不饱和酮还原的常用方法之一。例如,香芹酮在三氯化铈和硼氢化钠共同作用下,可以控制只有羰基双键被还原,生成(1),而不产生(2);而无三氯化铈时,产物则为(1)和(2)的混合物。


Luche还原


另一例子是用三氯化铈促进的烷化反应。此法避免了使用有机锂试剂时产生的烯醇负离子[6]


CeCl3催化的烷基化反应

参考资料[编辑]

  1. ^ Record of Cer(III)-chlorid in the GESTIS Substance Database from the IFA.
  2. ^ http://www.gfschemicals.com/Search/MSDS/2902MSDS.PDF
  3. ^ Alfa 和 Strem 等主要试剂生产商在产品目录上将三氯化铈水合物的化学式标为 CeCl3·xH2O。 Aldrich 则提供七水物。
  4. ^ 4.0 4.1 Paquette, L. A. Coates, R. M.; Denmark, S. E. (eds.), 编. Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Reagents, Auxiliaries and Catalysts for C-C Bond Formation. New York: Wiley. 1999.  ISBN 0471979244.
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Edelmann, F. T.; Poremba, P. Herrmann, W. A. (ed.), 编. Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. 1997.  ISBN 3131030216.
  6. ^ 6.0 6.1 Johnson, C. R.; Tait, B. D. A cerium(III) modification of the Peterson reaction: methylenation of readily enolizable carbonyl compounds. Journal of Organic Chemistry. 1987, 52 (2): 281–283. ISSN 0022-3263. 
  7. ^ Dimitrov, Vladimir; Kostova, Kalina; Genov, Miroslav. Anhydrous cerium(III) chloride — Effect of the drying process on activity and efficiency. Tetrahedron Letters. 1996, 37 (37): 6787–6790. doi:10.1016/S0040-4039(96)01479-7. 
  8. ^ Taylor, M. D.; Carter, P. C. Preparation of anhydrous lanthanide halides, especially iodides. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1962, 24 (4): 387–391. doi:10.1016/0022-1902(62)80034-7. 
  9. ^ Kutscher, J.; Schneider, A. Inorg. Nucl. Chem. Lett. 1971, 7: 815. 
  10. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. New York: Pergamon Press. 1984.  ISBN 0080220568.
  11. ^ Freeman, J. H.; Smith, M. L. The preparation of anhydrous inorganic chlorides by dehydration with thionyl chloride. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1958, 7 (3): 224–227. doi:10.1016/0022-1902(58)80073-1. 
  12. ^ Druding, L. F.; Corbett, J. D. Journal of the American Chemical Society. 1961, 83: 2462–2467. ISSN 0002-7863. 
  13. ^ Corbett, J. D. Rev. Chim. Minerale. 1973, 10: 239. 
  14. ^ Mine, Norioki; Fujiwara, Yuzo;Taniguchi, Hiroshi. Trichlorolanthanoid (LnCl3)-catalyzed Friedel-Crafts alkylation reactions. Chemistry Letters. 1986, 15 (3): 357–360. doi:10.1246/cl.1986.357. 
  15. ^ Luche, Jean-Louis; Rodriguez-Hahn, Lydia; Crabbé, Pierre. Reduction of natural enones in the presence of cerium trichloride. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1978: 601–602. doi:10.1039/C39780000601.