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フッ化コバルト(III) （三フッ化コバルトとも呼ばれる）は、化学式CoF 3で表される無機化合物である。この化合物は水和物と無水物の両方の形態で存在し、後者は吸湿性の褐色の固体である。[ 2 ]有機フッ素合成におけるフッ素化剤 として使用される。[ 3 ]
関連する塩化コバルト(III)も知られているが、非常に不安定である。[ 4 ]臭化コバルト(III)とヨウ化コバルト(III)は合成されていない。
無水三フッ化コバルトは、菱面体晶系に属し、特に三フッ化アルミニウムのモチーフに従って結晶化し、格子定数はa = 527.9 pm、角度はα = 56.97° である。各コバルト中心は、八面体構造で 6 つのフッ素原子に結合しており、Co–F 距離は 189 pm である。各フッ素原子は二重架橋配位子である。[ 2 ]
水和物CoF 3 · 3.5H 2 Oが知られており、 [ CoF 3 (H 2 O) 3 ] · 0.5H 2 Oと記述する方が適切であると推測されている。[ 2 ]
三フッ化コバルトは、塩化コバルト(II) ( CoCl2 ) を 250 °C でフッ素ガスで処理することにより実験室で調製できます。 [ 2 ] [ 5 ]
この酸化還元反応では、フッ素のフッ化物イオンへの還元により、コバルト(II)陽イオンと塩化物陰イオンの両方がそれぞれコバルト(III)イオンと塩素ガスに酸化されます。塩化コバルト(II)を三フッ化塩素( ClF 3 )または三フッ化臭素( BrF 3 )で処理すると、コバルト(II)酸化物またはコバルト(II)フッ化物を直接フッ素化した場合と同様に、三フッ化コバルトが得られます。[ 2 ]
コバルトのもう1つの安定な酸化物であるコバルト(II,III)酸化物( Co 3 O 4 )は、フッ化水素とフッ素で順次処理することで、まずフッ化コバルト(II)とオキシフッ化コバルト、次にフッ化コバルト(III)を生成することができ、全体の化学量論は次のようになります。[ 6 ]
このプロセスにより、高価で取り扱いが難しいフッ素ガスの必要性が軽減されます。[ 6 ]
CoF₃は水と接触すると分解して酸素を生じる。
これはフッ化物塩と反応して、高スピンの八面体コバルト(III)中心を持つヘキサフルオロコバルテート(III)アニオン( CoF 3− 6 )を生成する。
有機フッ素化合物の合成はフッ素との直接反応によって行うことができるが、この方法では目的の炭化水素が断片化される可能性がある。[ 6 ] CoF3は、強力ではあるものの、フッ素による直接フッ素化よりも穏やかな代替フッ素化剤である。 [ 6 ] [ 7 ]スラリーとして使用すると、CoF3 は炭化水素をパーフルオロカーボンに変換する。[ 7 ]
CoF₂は副生成物である。
ブタンの三フッ化コバルトフッ素化の研究では、 51種類以上のポリフッ素化およびパーフルオロ化ブタンの混合物と、いくつかの置換メチルプロパンが生成されることが示されました。[ 8 ]シクロペンタン のフッ素化でも同様に、 5個（C5H5F5）から10個（C5F10）のフッ素置換を持つ生成物の混合物が得られました。 [ 9 ]選択性の低い多数の生成物が生成されるため、三フッ化コバルト フッ素化の合成上の有用性は大きく制限されます。[ 3 ]関連試薬であるテトラフルオロコバルト酸カリウム(III)（KCoF4 ）は、より選択性の高い代替手段です。[ 10 ]
気相では、CoF 3 は基底状態で平面であり、3 回回転軸 (点群 D 3h ) を持つことが計算されています。Co 3+イオンは 3d 6 5 Dの基底状態を持ちます。フッ化物配位子はこの状態をエネルギー順に5 A'、5 E"、および5 E' の状態に分割します。最初のエネルギー差は小さく、5 E" 状態はヤーン・テラー効果を受けるため、基底状態を確実にするためにはこの効果を考慮する必要があります。エネルギーの低下は小さく、エネルギー順序は変わりません。[ 11 ]この計算は、計算されたエネルギー面を使用してヤーン・テラー効果を扱った最初のものでした。