ドデカカルボニル三ルテニウム

ドデカカルボニル三ルテニウムについて

ドデカカルボニル三ルテニウム（Triruthenium dodecacarbonyl）は、化学式Ru3(CO)12を持つ錯体で、特にオレンジ色の金属カルボニルクラスターを形成しています。この化合物は、他の有機ルテニウム化合物を合成する際の重要な前駆体とされています。

構造と合成

この錯体の構造は、三つのルテニウム原子が集まり、D3h対称性を持つクラスターを形成しています。各ルテニウム原子は正三角形の頂点に配置されており、それぞれの原子には正三角形の同一平面上に2つ、垂直方向に2つの一酸化炭素（CO）が配位しています。この構造は、Os3(CO)12と非常に似ていますが、Fe3(CO)12は異なる形状を持ちます。

ドデカカルボニル三ルテニウムは、塩化ルテニウム(III)と一酸化炭素を高圧条件下で反応させることによって合成されます。化学反応の具体的な式は確立されていませんが、一般的には次のように考えられています。

6 RuCl3 + 33 CO + 18 CH3OH → 2 Ru3(CO)12 + 9 CO(OCH3)2 + 18 HCl

化学的性質と反応

ドデカカルボニル三ルテニウムは、数多くの化合物の合成に利用される点が大きな特徴です。高圧の一酸化炭素と反応させることで、ルテニウム間の結合を切り、新たな化合物Ru(CO)5を生成することが可能です。

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Ru3(CO)12 + 3 CO ⇄ 3 Ru(CO)5
```

（反応の平衡定数は、室温での値が3.3 × 10^-7 mol/dm³です。）

Ru(CO)5は不安定であり、その同族体であるFe(CO)5とは対照的です。この反応では、Ru(CO)5がRu3(CO)12に戻る過程でCOが脱離し、不安定なRu(CO)4を生成します。このRu(CO)4もRu(CO)5と反応して最終的にRu3(CO)12に戻ることになります。

さらに、ドデカカルボニル三ルテニウムは水素環境下で加熱すると、四面体構造のRu4H4(CO)12を生成します。ルイス塩基が存在する場合には、次のような反応が進行します。

```
Ru3(CO)12 + n L → Ru3(CO)12−n L_n + n CO
```

（ここで、Lは第3級ホスフィンまたはイソシアニドを指します。）

炭化物クラスターに関する知見

高温状態では、ドデカカルボニル三ルテニウムは、炭素と一酸化炭素を配位子とするRu6C(CO)17やRu5C(CO)15のような炭化物クラスターへ変化することが知られています。さらに、アニオン性の化合物である[Ru5C(CO)14]2-や[Ru10C2(CO)24]2-も確認されています。

まとめ

このように、ドデカカルボニル三ルテニウムは、化学的な性質および構造から見ても、ルテニウム関連の錯体化学において非常に重要な役割を果たしていることが明らかです。今後の研究においても、その反応性や新たな合成法が期待されます。

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