Ytterbium(III)-chlorid
# Ytterbium(III)-chlorid

Ytterbium(III)-chlorid ist eine anorganische chemische Verbindung des Ytterbiums und zählt zu den Chloriden. Neben diesem ist mit Ytterbium(II)-chlorid ein weiteres Ytterbiumchlorid bekannt.

## Gewinnung und Darstellung

Ytterbiumchlorid wird durch Reaktion von Ytterbium(III)-oxid entweder mit Tetrachlorkohlenstoff oder heißer Salzsäure hergestellt.

    $\mathrm {2\ Yb_{2}O_{3}+3\ CCl_{4}\longrightarrow 4\ YbCl_{3}+3CO_{2}}$
    $\mathrm {Yb_{2}O_{3}+6\ HCl\longrightarrow 2\ YbCl_{3}+3\ H_{2}O}$

Die wasserfreie Verbindung wird durch Erhitzen der wasserhaltigen Verbindung im HCl-Strom bei langsam ansteigender Temperatur dargestellt. Bei 350 °C ist die Substanz wasserfrei.

## Eigenschaften

Ytterbium(III)-chlorid kristallisiert in einer kubischen Aluminiumchlorid-Schichtstruktur. In der Gasphase bilden sich kleinere Einheiten wie $[YbCl_6]^{3−}$ oder $Yb_2Cl_6.$

## Verwendung

### Katalysator in der organischen Chemie

Ytterbium(III)-chlorid wirkt auf Grund des einzelnen ungepaarten f-Elektrons als Lewis-Säure. Dies ermöglicht der Verbindung, in Übergangszuständen Komplexe zu bilden und so Alkylierungsreaktionen, wie Aldolreaktionen und die Pictet-Spengler-Reaktion zu katalysieren.

**Aldol-Reaktion**

Bei der Aldolreaktion dient Ytterbium(III)-chlorid als Hilfs-Katalysator bei der palladium-katalysierten decarboxylierenden Aldolreaktion eines Enolates mit einem Aldehyd. Die Übergangszustände A und B zeigen die Koordinierung des Ytterbiumsalzes. Für die oben beschriebene decarboxylierende Aldolreaktion mit R = tert-Butyl und R' = $–(CH_2)_2Ph$ zeigt der Vergleich der Ausbeuten von verschiedenen Lewis-Säuren eine besonders hohe Ausbeute bei Ytterbium(III)-chlorid.

| Salz | % Ausbeute von 2 |
| - | - |
| Eisen(III)-chlorid | 40 |
| Zinkchlorid | 68 |
| Kupfer(II)-chlorid | 40 |
| Lanthan(III)-chlorid | 60 |
| Ytterbium(III)-chlorid | 93 |

**Pictet-Spengler-Reaktion**

Ytterbium(III)-chlorid katalysiert als Lewis-Säure die Pictet-Spengler-Reaktion zur Gewinnung von Tetrahydro-Beta-Carbolinen, aus denen synthetische Indolalkaloide hergestellt werden. Dabei ermöglicht es hohe Ausbeuten und reduziert die Reaktionszeit von Tagen zu 24 Stunden.

    Pictet-Spengler-Reaktion

**Esterbildung**

Die geringe Größe des $Yb^{3+}-Ions$ ermöglicht eine schnelle Katalyse, jedoch ist die Selektivität gering. Beispielsweise ist die Mono-Acetylierung von meso-1,2-Diolen mit zwei Stunden am schnellsten mit Ytterbium(III)-chlorid, die Chemoselektivität für das monoacetylierte Produkt ist dagegen mit 50 % gering im Vergleich zu Cer(III)-chlorid (23 h Reaktionszeit, 85 %).

**Acetalbildung**


    Acetalbildung eines säureempfindlichen Aldehyds mit Trimethylorthoformiat und Ytterbium(III)-chlorid als Katalysator

Ytterbium(III)-chlorid ist ein starker Katalysator für die Acetalbildung mit Trimethylorthoformiat. Im Vergleich mit Cer(III)-chlorid und Erbium(III)-chlorid ist das Ytterbiumsalz am effektivsten. Es erzielt hohe Ausbeuten in einer schnellen Reaktion bei Raumtemperatur bei einer Vielzahl an Aldehyden.

### NMR-Shift-Reagenz

Ytterbium kann als NMR-Shift-Reagenz, etwa in der Membranbiologie für die Verfolgung der Bewegungen von $^{39}K^+$ und $^{23}Na^+,$ die bei Nervensignalen eine wichtige Rolle spielen, verwendet werden.

