雙環辛四烯合鈾

雙環辛四烯合鈾，化學式U(C₈H₈)₂，是一種有機鈾化合物，由一個鈾離子和兩個環辛四烯陰離子組成。它是最先被合成的有機錒系元素化合物（英語：Organoactinide chemistry）之一。它是一種對空氣敏感，可溶於有機溶劑的綠色固體。雙環辛四烯合鈾，是雙環辛四烯合錒系元素的一員，由錒系元素和環辛四烯組成。它是研究最多的環辛四烯-金屬系統，儘管雙環辛四烯合鈾沒有實際用途。^[2]

雙環辛四烯合鈾
IUPAC名 Bis(η8-cyclooctatetraenyl)uranium(IV)
別名	Uranium cyclooctatetraenide U(COT)2
識別
CAS號	11079-26-8  Y
ChemSpider	57575622
SMILES	C1=CC=CC=CC=C1.C1=CC=CC=CC=C1.[U]
InChI	1/2C8H8.U/c2*1-2-4-6-8-7-5-3-1;/h2*1-8H;/q2*-2;/b2*2-1-,5-3-,8-6-;
InChIKey	RHDYKSUWBHNFEJ-GIKYMASMBM
性質
化學式	C16H16U
摩爾質量	446.33 g/mol g·mol⁻¹
外觀	綠色晶體[1]
危險性
主要危害	可自燃且有毒
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備、結構和成鍵

雙環辛四烯合鈾是由Andrew Streitwieser（英語：Andrew Streitwieser）的團隊於1968年描述的。 他們的製備方法是在 0°C下的THF 里，環辛四烯二鉀和四氯化鈾反應而成：^[1]

雙環辛四烯合鈾對氧氣的活性很高，使得它可在空氣中自燃，但它對水解穩定。 它的分子結構是 U⁴⁺(C₈H₈²⁻)₂，其中的η⁸-環辛四烯陰離子是平面型的，包含 10 個π-電子，並且彼此平行，形成含有鈾原子的夾心型配合物。 固態時，雙環辛四烯合鈾中的兩個環辛四烯是重疊的，對稱性為 D_8h 。 在溶液中，環以低能壘旋轉。

電子光譜（英語：Photoemission spectroscopy）顯示鈾-環辛四烯基的化學鍵主要是由於鈾原子的6d軌道混入環辛四烯配體中的π分子軌道而成，因此將電子電荷捐贈給鈾，其中涉及鈾的5f²軌道的相互作用較小。 ^[3] 電子理論計算與該結果一致^[4][5]並指出，開殼的5f軌道與配體軌道的較弱相互作用決定了|M_J|，即沿基態8倍對稱軸的角動量量子數的大小。 ^[5]

相關化合物

其它有 M(C₈H₈)₂ 結構的化合物有 M = （Nd、Tb、Pu, Pa、Np、Th和 Yb）。雙環辛四烯合鈾的衍生物包括對空氣穩定的 U(C₈H₄Ph₄)₂ 和環庚三烯類似物 [U(C₇H₇)₂]⁻。^[2] 此外，化學式類似的雙環辛四烯合鐵（英語：bis(cyclooctatetraene)iron）有非常不同的結構，其中含有 η⁶- 和 η⁴-的C₈H₈ 配體。

參考資料

1. Streitwieser, A.; Mueller-Westerhoff, U. Bis(cyclooctatetraenyl)uranium (uranocene). A new class of sandwich complexes that utilize atomic f orbitals. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90 (26): 7364–7364. doi:10.1021/ja01028a044.
2. Seyferth, D. Uranocene. The First Member of a New Class of Organometallic Derivatives of the f Elements. Organometallics. 2004, 23 (15): 3562–3583. doi:10.1021/om0400705 .
3. Clark, J. P.; Green, J. C. An Investigation of the Electronic Structure of Bis(eta-cyclo-octatetraene)-actinoids by Helium-(I) and -(II) Photoelectron Spectroscopy. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1977, (5): 505–508. doi:10.1039/DT9770000505.
4. Roesch, N.; Streitwieser, A. Quasirelativistic SCF-Xalpha Scattered-Wave Study of Uranocene, Thorocene, and Cerocene. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105 (25): 7237–7240. doi:10.1021/ja00363a004.
5. Chang, A. H. H.; Pitzer, R. M. Electronic Structure and Spectra of Uranocene. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111 (7): 2500–2507. doi:10.1021/ja00189a022.

擴展閱讀

• The f elements, Nikolas Kaltsoyannis and Peter Scott. ISBN 0-19-850467-5
• Chemistry of the Elements, N. N. Greenwood and A. Earnshaw. ISBN 0-08-022057-6
• Lanthanides & Actinides: Organoactinides （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）