四ヨウ化炭素

四ヨウ化炭素：特異な構造と反応性を持つ赤色化合物

四ヨウ化炭素(CI₄)は、テトラハロメタンと呼ばれる化合物群に属する有機化合物です。他のテトラハロメタンとは異なり、鮮やかな赤色をしており、有色のメタン誘導体としては珍しい存在です。その分子構造や反応性、そして取り扱いに関する注意点を詳しく見ていきましょう。

分子構造と性質

四ヨウ化炭素分子は、中心に炭素原子、周囲に4つのヨウ素原子が四面体状に結合した構造をしています。炭素原子の質量は分子全体のわずか2%に過ぎず、ヨウ素原子がその大部分を占めています。C-I結合の長さは約2.12Å、隣り合うヨウ素原子間の距離は約3.459Åと非常に近接しており、このことが四ヨウ化炭素の熱的および光化学的な不安定性の原因の一つと考えられています。この分子構造の近接性のために、類似構造である六ヨウ化エタンは、これまで単離されていません。
結晶構造は単斜晶系で、その単位胞の寸法は精密に測定されています。また、分子構造の対称性から、四ヨウ化炭素の双極子モーメントは0デバイです。

反応性と合成

四ヨウ化炭素は、水と容易に反応してヨードホルムやヨウ素を生成します。一方で、無極性有機溶媒には溶解します。熱や光によって容易に分解し、ジヨードアセチレン(I₂C=CI₂)などを生成します。

合成は、四塩化炭素とヨウ化エチルの反応によって行われます。この反応は塩化アルミニウムを触媒として用い、室温で進行します。


CCl₄ + 4EtI → CI₄ + 4EtCl


反応生成物である四ヨウ化炭素は、反応溶液から結晶として析出します。

利用

四ヨウ化炭素は、塩基性条件下でヨウ化反応の試薬として用いられます。例えば、ケトンをトリフェニルホスフィンと共に用いることで、1,1-ジヨードエチレンに変換できます。また、アルコールをヨウ化物に変換する反応にも用いられ、この反応機構はアッペル反応と類似しています。アッペル反応では、アルコールから塩化物を得るために四塩化炭素が使用されます。

安全性

四ヨウ化炭素は、刺激性があり、毒性も持つため、取り扱いには注意が必要です。0℃程度の低温で保存することが推奨されており、[半数致死量]は178mg/kgと報告されています。一般的に、過ハロゲン化有機化合物は毒性を示す傾向があります。

まとめ

四ヨウ化炭素は、その鮮やかな赤色と特異な分子構造、そして高い反応性から、化学的に興味深い化合物です。その合成や反応、そして安全性に関する情報を理解することで、適切な取り扱いと研究開発に役立てることができます。

参考文献

Sorros, H., Hinkam J. B., “The Redistribution Reaction. XI. Application to the Preparation of Carbon Tetraiodide and Related Halides” Journal of the American Chemical Society 1945, 67, 1643. DOI.

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