二茂鈷

二茂鈷（又稱雙環戊二烯合鈷）是一種有機鈷化合物，化學式為Co(C₅H₅)₂。它是暗紫色固體，在略高於室溫的溫度下迅速升華。二茂鈷在二茂鐵之後被發現，由於易被氧化，因此使用或儲存時，必須隔絕空氣。

二茂鈷
Skeletal formula of cobaltocene Ball-and-stick model of cobaltocene
IUPAC名 Cobaltocene Bis(η5-cyclopentadienyl)cobalt
別名	Cp2Co
識別
CAS號	1277-43-6  Y
PubChem	22045960
ChemSpider	83848
SMILES	[cH-]1cccc1.[cH-]1cccc1.[Co+2]
InChI	1/2C5H5.Co/c2*1-2-4-5-3-1;/h2*1-5H;/q2*-1;+2
InChIKey	ILZSSCVGGYJLOG-UHFFFAOYAM
ChEBI	30678
RTECS	GG0350000
性質
化學式	[Co(η5-C5H5)2]
摩爾質量	189.12 g·mol⁻¹
外觀	暗紫色固體
熔點	171～173℃
溶解性（水）	難溶
結構
配位幾何	夾心
偶極矩	零
熱力學
ΔfHm⦵298K	+237 kJ/mol (推算)
ΔcHm⦵	−5839 kJ/mol
S⦵298K	236 J K−1 mol−1
危險性
警示術語	R：R10, R36/37/38
安全術語	S：S9, S16, S26, S33, S37/39
歐盟分類	Xi
NFPA 704	2 1 0
相關物質
相關化合物	Ferrocene Nickelocene Rhodocene
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

二茂鈷難溶於水、液氨，可溶於有機溶劑，形成紫紅色溶液。^[1]

製備

二茂鈷可以由環戊二烯基鈉和無水氯化鈷在四氫呋喃中反應得到（放熱反應^[1]），產物通過真空升華提純：^[2]

2 CpNa + CoCl₂ → CoCp₂ + 2 NaCl

結構

在Co(C₅H₅)₂中，中心Co原子夾心在環戊二烯基之間。其中的Co–C鍵長約為2.1 Å，略長於二茂鐵的Fe–C鍵。^[3]

Co(C₅H₅)₂屬於茂金屬或夾心化合物^[4]，有着19個價電子，比通常在過渡金屬有機配合物中的多一個。額外的電子占據Co–C鍵的一個反鍵軌道。因此，Co–C的鍵長略長於二茂鐵中的Fe–C鍵。由於這個額外的電子，Co(C₅H₅)₂十分容易在化學反應中失去一個電子，達到18電子的穩定結構，形成二茂鈷陽離子：

${\displaystyle {\ce {\underbrace {2Co(C5H5)2} _{19e-}+I2->\underbrace {2Co(C5H5)2+} _{18e-}+2I-}}}$

而同族的二茂銠不以單體的形式存在，而是通過環戊二烯環之間的C–C鍵二聚。

反應

氧化還原反應

Co(C₅H₅)₂是實驗室中常見的單電子還原劑。^[5]實際上，Co(C₅H₅)₂氧化還原電對的可逆性較好，可用於循環伏安法的內標。它的全甲基化的類似物Co(C₅Me₅)₂是一種強還原劑，這是來自分子中10個甲基的給電子誘導效應，有利於讓該配合物在反應中失去電子。這些化合物的還原電位在下表中列出，以二茂鐵為參考：

半反應	E0 (V)
Fe(C 5H 5)+ 2 + e− ⇌ Fe(C5H5)2	0 (參照值)
Fe(C 5Me 5)+ 2 + e− ⇌ Fe(C5Me5)2	−0.59
Co(C 5H 5)+ 2 + e− ⇌ Co(C5H5)2	−1.33
Co(C 5Me 5)+ 2 e− ⇌ Co(C5Me5)2	−1.94

其中，十甲基衍生物的還原電位比母體的要低出約600 mV。這種取代效應受到金屬的掩蔽，Co比Fe對應電位低了1.3 V。

羰基化反應

Co(C₅H₅)₂和一氧化碳反應，產生鈷(I)的衍生物二羰基環戊二烯基鈷——Co(C₅H₅)(CO)₂，反應時失去一個Cp配體。^[2]

參考文獻

1. 無機化學叢書 第九卷 錳分族 鐵系 鉑系. 北京：科學出版社. pp 309. π-環戊二烯基絡合物
2. King, R. B. Organometallic Syntheses 1. New York, NY: Academic Press. 1965.
3. Antipin, M. Yu.; Boese, R.; Augart, N.; Schmid, G. Redetermination of the cobaltocene crystal structure at 100 K and 297 K: Comparison with ferrocene and nickelocene. Struct. Chem. 1993, 4 (2): 91–101. doi:10.1007/BF00677370.
4. Elschenbroich, C.; Salzer, A. Organometallics: A Concise Introduction 2nd. Weinheim: Wiley-VCH. 1992. ISBN 3-527-28165-7.
5. Connelly, N. G.; Geiger, W. E. Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry. Chem. Rev. 1996, 96 (2): 877–910. PMID 11848774. doi:10.1021/cr940053x.