팔라듐 화합물
팔라듐은 화합물에서 산화상태가 0, +2, +4로 존재한다. 그러나 +4 상태의 화합물로는 [PdCl6]2- 착이온이 거의 유일한 예이며, +2가 가장 흔한 산화상태이다. 중요한 화합물로는 염화 팔라듐(II)(PdCl2), 아세트산 팔라듐(II)(Pd(O2CCH3)2), 그리고 촉매로 사용되는 여러 팔라듐 착화합물들이 있다.
산화물 팔라듐 산화물(PdO)은 검은색이고 산에는 녹지 않는다. 금속 Pd를 산소 존재 하에서 가열하여 얻는데, 약 900oC 이상으로 가열하면 분해된다. 또한 +4가 상태의 Pd 용액에 알칼리를 가하면 산화력이 큰 진한 붉은색 침전이 얻어지는데, 이를 가열하면 200oC에서 PdO가 얻어진다.
할로겐화물 팔라듐의 할로겐화물은 주로 PdX2형태의 디할로겐화물(dihalide)이다. PdF2는 PdII[PdIVF6]를 SeF4와 함께 환류시켜 얻는데, 상자기성을 띤다. PdBr2는 Pd에 Br2를 반응시켜 얻는데 붉은색이며, PdI2는 PdCl2수용액에 I-를 첨가하여 얻는데 검정색이다. PdBr2와 PdI2는 모두 물에 녹지 않으나, HX를 첨가하면 [PdX4]2- (X= Br, I)가 된다.
PdCl2는 Pd와 Cl2의 반응에서 얻는데, 보통은 사슬 구조를 하는 붉은 색의 α-PdCl2 형태로 얻어진다. 또 다른 이성체인 β-PdCl2는 Pd6Cl12로 이루어진 것으로 여겨진다. 보통 α-PdCl2를 염화 팔라듐(II)이라 부르는데 흡습성이 있으며, 이수화물(dihydrate, PdCl2·2H2O)은 물, 알코올, 아세톤에 녹는다. 다른 팔라듐 화합물들을 합성하는 출발물질로 흔히 사용되며, 도자기에 전사될 수 있는 사진의 제작, 팔라듐 전기 도금액, 지워지지 않는 잉크 제작, 촉매용 팔라듐 분말의 제조 등에 사용된다. 많은 양의 일산화탄소를 흡수할 수 있으며, 일산화탄소 검출기에 사용되기도 한다.
착화합물 여러 팔라듐 착화합물들이 다양한 화학 반응에서 촉매로 중요하게 사용되는데, 이들은 보통PdCl2·2H2O(PdCl2로 표기)에서 합성된다. 예로, PdCl2를 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, PPh3)과 반응시키면 염화 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(bis(triphenylphosphine)palladium(II) chloride, PdCl2(PPh3)2)이 얻어지는데, 이는 평면 사각형 구조를 하며 여러 짝지음 반응에서 촉매로 사용된다.
PdCl2 + 2 PPh3 → cis-PdCl2(PPh3)2
PdCl2(PPh3)2를 또다시 트리페닐포스핀과 함께 히드라진(NH2NH2)으로 반응시키면 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))이 얻어지는데, 이 화합물은 헤크(HecK), 네기시(Negishi), 스즈키(Suzuki) 반응 등 아주 다양한 탄소-탄소 짝지음 반응의 촉매로 사용된다.
2 cis-PdCl2(PPh3)2 + 4 PPh3 + 5 NH2NH2 → 2 Pd(PPh3)4 + N2 + 4 N2H5+Cl-
또한 PdCl2를 수용액에서 NaCl과 반응시키면 Na2PdCl4의 수화물이 얻어지는데, 이를 디벤질리덴아세톤(dibenzylideneacetone, dba)과 반응시키면 Pd2(dba)3가 얻어진다. 이 화합물에서 팔라듐의 산화상태는 0이며, 이 역시 네기시, 스즈키 등의 여러 짝지음 반응의 촉매로 많이 사용된다.
아세트산 팔라듐(II)은 팔라듐을 질산에 녹인 후 아세트산을 첨가해서 얻는데, 이 화합물은 비닐화 반응(헤크 반응의 한 예), 카르보닐화 반응, 알데하이드나 케톤의 환원성 아민화 반응, 웨커 공정(Wacker process, 에틸렌을 아세트알데하이드로 산화시키는 공정) 등 다양한 유기화학 반응에서 촉매로 사용된다.
Pd + 4 HNO3 → Pd(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O Pd(NO3)2 + 2 CH3COOH → Pd(O2CCH3)2 + 2 HNO3 |