Cer(IV)-ammoniumnitrat

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Strukturformel
2 · Ammoniumion   Strukturformel des Hexanitratocerat-Anions
Kristallsystem

monoklin[1]

Raumgruppe

P21/n[1]

Gitterkonstanten

a = 1306,1±0,7 pm,
b = 684,2±0,4 pm,
c = 818,3±0,4 pm,
β = 91,34±0,02°,
Z =2[1]

Allgemeines
Name Cer(IV)-ammoniumnitrat
Andere Namen
  • Cerium(IV)-ammoniumnitrat
  • CAN
Summenformel H8N8CeO18
CAS-Nummer 16774-21-3
PubChem 16211559
Kurzbeschreibung

oranger Feststoff[2]

Eigenschaften
Molare Masse 548,26 g·mol−1
Aggregatzustand

Feststoff

Dichte

2,490 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

108 °C[3]

Löslichkeit
  • löslich in Wasser[2] (1410 g·l−1 bei 20 °C)[3]
  • unlöslich in Chloroform[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5]
03 – Brandfördernd 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 272​‐​302​‐​315​‐​319​‐​335
P: 220​‐​261​‐​305+351+338 [5]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6][5]
Brandfördernd Reizend
Brand-
fördernd
Reizend
(O) (Xi)
R- und S-Sätze R: 8​‐​36/37/38
S: 17​‐​26​‐​36
Toxikologische Daten

300–2000 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Cer(IV)-ammoniumnitrat (abgekürzt CAN) ist eine anorganische Verbindung mit der Summenformel (NH4)2Ce(NO3)6. CAN ist ein orange-roter kristalliner Feststoff und ist gut in Wasser löslich. Die Verbindung wird als Oxidationsmittel in der organischen Synthese und in der quantitativen Analyse (Oxidimetrie) eingesetzt.

Darstellung[Bearbeiten]

pulverförmige Probe

Das Anion [Ce(NO3)6]2− wird durch die Umsetzung von Cer(III)-oxid (Ce2O3) durch Oxidation mit siedender Salpetersäure erhalten. In Anwesenheit von Ammoniumnitrat wird CAN erhalten.[7] Das Ammonium-Kation ist nicht an den Oxidationsprozessen vom CAN beteiligt.

Anwendung in der organischen Chemie[Bearbeiten]

Ce4+ ist ein starkes oxidierendes Reagenz (E° ~ 1,61 V gegen die Normalwasserstoffelektrode) und ist noch stärker als elementares Chlor (E° ~ 1,36 V). Während der Redoxreaktion wird Ce(IV) zum Ce(III) durch eine Einelektronenübertragung reduziert und die Farbe der wässrigen Lösung wechselt von orange zu einer blassgelben Farbe (natürlich unter der Voraussetzung, dass die Reaktionspartner keine Eigenfärbung besitzen).

CAN ist ein häufig gebrauchtes Oxidationsmittel zur Oxidation von vielerlei funktioneller Gruppen. Dazu gehören Alkohole, Phenole und Ether. Auch C–H-Bindungen können z. B. in Benzylstellungen oxidiert werden. Die Oxidation von Catecholen und Hydrochinonen ergeben die entsprechenden Chinone.[8][9]

Schutzgruppen-Chemie[Bearbeiten]

In der Schutzgruppen-Chemie findet CAN eine Anwendung beim Spalten von p-Methoxy- und 3,4-Dimethoxybenzyl-Ethern. Dabei wird der Aromat über eine Chinomethin-Zwischenstufe vom geschützten Alkohol abgespalten.

PMB deprotection.svg

Der Reaktionsmechanismus ist vermutlich der gleiche wie bei der Entschützung mit DDQ als Oxidationsmittel. Das Oxidationsmittel (CAN oder DDQ) wird durch die Aufnahme von insgesamt zwei Elektronen (beim CAN sind zwei Moleküle CAN beteiligt) reduziert und der Benzylether reagiert dabei unter Oxidation und Wasseranlagerung zum entsprechenden Aldehyd.[10]

PMB deprotection mechanismn.svg

Ätzen von Chrom[Bearbeiten]

Bei der Strukturierung von dünnen Filmen wird CAN zum selektiven Ätzen von Chrom verwendet[11]. Dabei wird das Chrom durch das Cer oxidiert und dadurch in Lösung gebracht. Eine Lösung von ca. 10% CAN in einer Säure (Salpeter-, Perchlor- oder Essigsäure) hat eine Ätzrate von ca. 50-150 nm/min.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d  Thomas A. Beineke, J. Delgaudio: Crystal structure of ceric ammonium nitrate. In: Inorganic Chemistry. 7, Nr. 4, 1968, S. 715–721, doi:10.1021/ic50062a020.
  2. a b  Preetam Singh, M.S. Hegde: Controlled synthesis of nanocrystalline CeO2 and Ce1−xMxO2−δ (M=Zr, Y, Ti, Pr and Fe) solid solutions by the hydrothermal method: Structure and oxygen storage capacity. In: Journal of Solid State Chemistry. 181, Nr. 12, 2008, S. 3248–3256, doi:10.1016/j.jssc.2008.08.018.
  3. a b c Datenblatt Ammoniumcer(IV)-nitrat bei Merck, abgerufen am 3. Januar 2012.
  4.  Veli T. Kasumov, Ali İ. Öztürk, Fevzi Köksal: Synthesis, characterization and redox behavior of bis(N-1-adamantanyl- and N-2-adamantanyl-3,5-tBu2-salicylaldiminato)copper(II) complexes. In: Polyhedron. 26, Nr. 13, 2007, S. 3129–3135, doi:10.1016/j.poly.2007.02.012.
  5. a b c Datenblatt Ammonium cerium(IV) nitrate, ≥99.99% trace metals basis bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 3. Januar 2012 (PDF).
  6. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  7. G. Brauer: Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, Vol. 2, Academic, New York 1965.
  8. Vijay Nair, Lakshmi Balagopal, Roshini Rajan, Jessy Mathew: "Recent Advances in Synthetic Transformations Mediated by Cerium(IV) Ammonium Nitrate", in: Acc. Chem. Res., (2004), 37, S. 21–30 (doi:10.1021/ar030002z).
  9. Vijay Nair, Sreeletha B. Panicker, Latha G. Nair, Tesmol G. George, Anu Augustine: "Carbon-Heteroatom Bond-Forming Reactions Mediated by Cerium(IV) Ammonium Nitrate: An Overview", in: Synlett, (2003), S. 156–165 (doi:10.1055/s-2003-36775).
  10. Phillip J. Kocieński: Protecting Groups, 1. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-13-135601-4.
  11. Microchemicals: Ätzen von Chrom (PDF)

Weblinks[Bearbeiten]