塩化セリウム(III)

塩化[セリウム]の概要

塩化[セリウム]（化学式CeCl3）は、セリウムと塩素の化合物です。この化合物は白色の塩で、高い吸湿性を有します。高湿度の環境に置かれると迅速に水分を吸収し、様々な水和物を形成しますが、最も一般的なのは七水和物（CeCl3·7H2O）です。また、この化合物は水に非常に溶解しやすく、無水の状態ではエタノールやアセトンにも溶けます。

無水CeCl3の調製

無水物であるCeCl3を作成する方法はいくつかあります。一般的に、水和物を単純に急速加熱すると少量の加水分解が起きる可能性があります。そのため、無水CeCl3を得る最も有用な方法は、七水和物を140°Cに保ちながら真空状態で数時間かけて慎重に加熱することです。このプロセスでは、加水分解によって生じたCeOClが含まれているかどうかは不明ですが、有機リチウムやグリニャール試薬と一緒に化学反応に使用するのには適しています。

純粋な無水CeCl3は、400°Cで水和物を4〜6等量の塩化アンモニウムと共に高真空下で加熱するか、過剰の塩化チオニルと共に3時間加熱することによって得ることができます。この化合物はまた、金属セリウムと塩化水素からも調製でき、高真空下での高温昇華によって精製されることが一般的です。

使用

塩化[セリウム]は、有機合成において数多くの重要な役割を果たします。例えば、フリーデル・クラフツ・アシル化の際に使用されるルイス酸、トリフルオロメタンスルホン酸[セリウム]の前駆体として機能します。また、自身もルイス酸として利用されることがあり、フリーデル・クラフツ・アルキル化の触媒として活用されています。

有機合成の分野では、特にα,β-不飽和カルボニル化合物のルーシェ還元が好まれており、CeCl3·7H2Oが水素化ホウ素ナトリウムと組み合わされて使用されることが一般的です。この組み合わせでは、カルボンからアリルアルコールのみが生成され、飽和アルコールは生成されません。CeCl3を用いない場合、1と2の混合物が生じるため、その重要性が際立ちます。

もう一つの顕著な応用として、ケトンのアルキル化が挙げられます。単純な有機リチウム試薬を用いるとエノラートが生成されますが、CeCl3の存在により迅速なアルキル化が促進されます。例えば、化合物3においてCeCl3がない場合、エノラートのみが生成されるのに対し、CeCl3が存在するとすぐにアルキル化が進行します。

このように、塩化[セリウム]は有機合成において多様な利用方法を持ち、化学反応における重要な触媒としての役割を果たしています。さらに、セリウムを含む他の化合物の合成にも寄与するなど、その重要性は高いものがあります。

脚注

推薦文献

1. CRC Handbook of Chemistry and Physics (58th edition), CRC Press, West Palm Beach, Florida, 1977.
2. Anwander, R. (1999). Kobayashi, S.. ed. Lanthanides: Chemistry and Use in Organic Synthesis. Berlin: Springer-Verlag. pp. 10–12. リンク

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