Methyltrioxorhenium

Überblick und wichtige Stoffdaten

Methyltrioxorhenium, kurz MTO oder Methylrheniumtrioxid, ist eine metallorganische Verbindung des Rheniums mit der Summenformel CH₃ReO₃. Metallorganische Verbindungen enthalten eine Bindung zwischen einem Metall und einem organischen Rest; bei MTO ist dies eine Methylgruppe (CH₃). MTO ist vor allem wichtig, weil es als Katalysator, also als Stoff zur Beschleunigung chemischer Reaktionen ohne dauerhaften Verbrauch, in vielen Reaktionen der organischen Chemie eingesetzt werden kann.

Es liegt als farbloser, fester Kristallstoff vor. Die molare Masse beträgt 249,24 g·mol⁻¹, der Schmelzpunkt 111 °C. MTO ist in Wasser mit 50 g/l sowie in organischen Lösungsmitteln löslich. Für den Stoff sind keine GHS-Piktogramme sowie keine H- oder P-Sätze angegeben.

Herstellung

MTO und Verbindungen mit ähnlicher Formel werden meist aus Rhenium(VII)-oxid hergestellt. Rhenium(VII)-oxid wird dazu mit organischen Zinnverbindungen wie Tetramethylzinn umgesetzt:

Re₂O₇ + SnMe₄ → MeReO₃ + (ReO₄)SnMe₃

Die Reaktion erfolgt in THF (Tetrahydrofuran) als Lösungsmittel; Me steht für eine Methylgruppe. Bei diesem Verfahren wird Rhenium(VII)-oxid jedoch nicht vollständig zu MTO umgesetzt. Außerdem ist Tetramethylzinn giftig. Deshalb wurden alternative Zugänge entwickelt. Als einfachster und effizientester wird die Umsetzung von Rhenium(VII)-oxid, auch Dirheniumheptoxid genannt, mit leicht zugänglichem Methylzinkacetat beschrieben.

Physikalisches und chemisches Verhalten

Im Vergleich mit anderen metallorganischen Verbindungen ist MTO thermisch außergewöhnlich stabil. Es kann ohne Zersetzung sublimiert werden, also direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen. Erst bei Temperaturen über 300 °C zersetzt es sich. Sublimiertes MTO kristallisiert als charakteristische farblose Nadeln.

Reaktionen mit Wasser und Sauerstoff

Bei Raumtemperatur reagiert MTO nicht mit Wasser, Sauerstoff oder organischen Lösungsmitteln. In warmem Wasser entsteht dagegen ein goldfarbener, polymerer und elektrisch leitfähiger Feststoff. Polymer bedeutet hier, dass viele Baueinheiten zu größeren Strukturen verknüpft sind. Die Metallzentren sind dabei oktaedrisch koordiniert, das heißt, jedes Metallzentrum ist von sechs Bindungspartnern in einer Oktaeder-Anordnung umgeben.

Einsatz als Katalysator

MTO katalysiert die Oxidation von Olefinen mit Wasserstoffperoxid zu Epoxiden besonders effizient. Olefine sind Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Zunächst bildet MTO mit Wasserstoffperoxid einen Peroxo-Komplex. Dieser überträgt anschließend ein Sauerstoffatom auf das Olefin; dadurch entsteht ein Epoxid.

Weitere durch MTO katalysierte Reaktionen sind die Umsetzung von Aldehyden mit Triphenylphosphin und Diazoverbindungen zu Olefinen sowie Metathesereaktionen, wenn MTO auf Aluminiumoxid aufgetragen ist. Außerdem ist die katalytische Herstellung von Vitamin K3 mit MTO beschrieben.