乙酰丙酮钴(III)的制备与应用

概述

乙酰丙酮钴(III)，又名2,4-戊二酸钴(III) ，是一种化学式为C₁₅H₂₄CoO₆，分子量为356.257的有机化合物，常表现为暗绿色粉末。乙酰丙酮钴(III)的相对密度为1.43g/cm³，当温度高于熔点（204-213℃）会发生分解。通过红外光谱和X-单晶衍射分析对其晶体进行分析，乙酰丙酮钴(III)晶体属于单斜晶系，P2(1)/c空间群；晶胞参数如下：a=13.8958(15)A，β=90°；b=7.4759(8)A，β=98.4340(10)°；c=16.2242(17)A，γ=90°；晶胞体积V=1667.2(3)A³，Z=4，Mr=356.25，Dc=1.419 Mg/m³；R1=0.0316，wR2=0.0857[Ⅰ2sigma(I)]。钴(II)在反应过程中被氧化成Co(III)，与3个乙酰丙酮负离子(acac-)形成了双齿6配位化合物[1]。

制备方法

将钴的可溶性盐溶液与NaOH溶液反应生成氢氧化钴沉淀，不用分离氢氧化钴沉淀，直接向其中加入乙酰丙酮使其在130℃左右的回流温度下反应生成乙酰丙酮钴晶体。该方法省略了对氢氧化钴沉淀的洗涤，干燥过程，从而提高了制备效率，更重要的是可通过控制沉淀过程中碱的用量和转晶过程中乙酰丙酮的用量提高产品的收率。另外，该制备工艺简单，操作方便，所得产品的收率大于90%[2]。

应用

乙酰丙酮钴(III)可以作为酸酐固化环氧体系的促进剂[3]，主要用作有机反应催化剂，还可用于纳米材料研究。

异喹啉衍生物作为一类重要的杂环化合物，广泛存在于天然产物和生物活性分子中。近年来，过渡金属催化的碳氢键官能团化反应为异喹啉类化合物的合成提供了新方法。以α-亚氨基-氧代羧酸为N,O-双齿无痕导向基，在廉价乙酰丙酮钴(III)的催化下，通过与偶联试剂端炔和内炔的C-H键活化/环化反应可以成功实现异喹啉类化合物的合成。该方法在空气条件下进行，操作简单，以较好的区域选择性和较高的收率得到28种异喹啉类化合物。通过对照实验，对反应机理进行了研究。该催化体系的导向基廉价易得，其中的N-O片段在反应体系中可以起到内氧化的作用，从而避免了金属氧化剂的使用。在反应过程中导向基可以原位脱除，表现出较高的原子和步骤经济性。此外，羧酸的弱配位作用在该反应中也起了重要作用[4]。

纳米材料合成技术领域公开了一种气相爆轰法合成碳基钴铜合金纳米材料的方法。按照钴铜摩尔比均匀混合的乙酰丙酮钴(III)与乙酰丙酮铜均匀放置于气相爆轰反应釜内，密闭后抽真空。注入可燃性气体和含氧气体，加热气相爆轰反应釜至160～180℃，保温数分钟。停止加热，用电火花引爆反应釜内混合气体，爆轰反应完毕后，打开控制阀排出气体，收集气相爆轰反应釜内固体粉末，即为碳基钴铜纳米材料。上述过程中的气相爆轰法合成碳基钴铜合金纳米材料的方法简单，快速。爆轰提供高温高压环境，可在极短时间内合成大量碳基钴铜合金纳米材料。所制备的产物纯度较高，结构与性能良好，成本较低[5]。

参考文献

[1]康海霞,薛金召.乙酰丙酮钴(Ⅲ)配合物的合成及其结构表征[J].洛阳师范学院学报, 2008.DOI:CNKI:SUN:LSZB.0.2008-02-027.

[2]李殿卿,段雪,张法智,等.一种乙酰丙酮钴的制备方法:CN 200510070769[P].CN 1746180 A.DOI:CN1746180 A.

[3]俞翔霄.过渡金属螯合物作为环氧树脂体系的促进剂——研究乙酰丙酮钴（Ⅲ）[J].绝缘材料通讯, 1996(1):4.DOI:CNKI:SUN:JYCT.0.1996-01-011.

[4]李小彩.N,O-双齿无痕导向基辅助下钴催化的C(sp~2)-H健与炔烃的环化反应研究[D].郑州大学.

[5]闫鸿浩,赵铁军,王小红,等.一种气相爆轰法合成碳基钴铜合金纳米材料的方法:CN201811154087.2[P].CN109128219A.