ヘキサアンミンコバルト(III)塩化物

ヘキサアンミン[コバルト]塩化物：性質、合成、そして構造生物学への応用

ヘキサアンミン[コバルト][塩化物]]、化学式[Co(NH3)6]Cl3は、配位化学において重要な位置を占める化合物です。かつては、その鮮やかな黄色から「ルテオコバルト錯体」と呼ばれていましたが、現在では化学式で統一的に表記されています。この錯体は、中心のコバルト]イオンに6個の[[アンモニア分子が配位した八面体構造を有しており、典型的なヴェルナー錯体の一例として知られています。

物性と構造

Co(NH3)6]3+カチオンは、低スピン型のd6電子配置を持つため反磁性を示します。また、18電子則を満たしており、置換不活性錯体であることが特徴です。これは、濃塩酸中で再結晶させても構造が変化しないほど、アンモニア配位子がコバルトイオンに強く結合していることを意味します。一方、ニッケル錯体である[Ni(NH3)6]Cl2などは酸と容易に反応して分解しますが、ヘキサアンミンコバルト][[錯体は酸によるプロトン化を受けません。加熱するとアンモニア配位子が脱離し、より強い酸化剤へと変化します。

[Co(NH3)6]Cl3の塩化物イオンは、硝酸イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなど他のアニオンと容易に交換され、[Co(NH3)6]X3型の錯体を形成します。これらの錯体は、黄色や橙色などの鮮やかな色を示しますが、水への溶解度はアニオンの種類によって大きく異なります。

合成法

CoCl3は不安定なため、ヘキサアンミン[コバルト][塩化物]]の合成には直接利用できません。そのため、通常は塩化コバルト]を[酸化することで合成されます。具体的には、塩化コバルト]を[[アンモニアと塩化アンモニウム水溶液中で、過酸化水素や酸素などの酸化剤を用いて酸化します。この反応には活性炭が触媒として用いられることが多く、フレミーによって初めて報告されました。

[塩化物]]塩以外に、酢酸塩も合成可能です。酢酸コバルト]を[アンモニアと酢酸アンモニウムのメタノール溶液中で空気酸化することで、[Co(NH3)63が得られます。この酢酸塩は塩化物塩と比べて水への溶解度が高く、水1Lあたり約1.9 mol (20℃)も溶解します。

構造生物学への応用

ヘキサアンミン[コバルト]イオンは、[構造生物学]]において重要な役割を果たします。特に、DNAやRNAなどの生体高分子の構造解析に用いられます。これらの高分子は、リン酸骨格の負電荷をヘキサアンミン[[コバルト]イオンのような陽イオンで中和することで、三次元構造が安定化されます。

生体高分子においては、通常[マグネシウム]]イオン(Mg2+)などが対イオンとして存在しますが、ヘキサアンミンコバルト]イオンのような重金属イオンを用いることで、X線やNMRによる構造解析において異常散乱効果を利用できます。この異常散乱効果により位相問題を解決し、高精度の電子[[密度図を得ることが可能となり、生体高分子の詳細な立体構造を明らかにする上で非常に役立っています。

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