НОВИЙ ПРОТОКОЛ СИНТЕЗУ РОЗЧИННОГО ФЛУОРОВМІСНОГО КОМПЛЕКСУ ТАНТАЛУ
DOI: https://doi.org/10.17721/1728-2209.2024.1(59).12
Ключові слова:
тантал, фторування, комплексоутворення, фторидна кислотаАнотація
Вступ. Метою дослідження було розробити зручний препаративний метод синтезу водорозчинних комплексів танталу з оксиду металу, який не вимагав би жорстких або небезпечних умов синтезу або використання дорогих, менш доступних реагентів. Застосування комплексу триетиламін-фтористий водень як недорогого та безпечного замінника фтористоводневої кислоти сприяло перетворенню оксиду танталу у форму, придатну для подальших перетворень у водному чи органічному середовищах у м'яких умовах і без будь-яких обмежень щодо використання скляного посуду.
Методи. У цій роботі розроблено метод розчинення відносно хімічно інертної сполуки пентаоксиду танталу з утворенням добре розчинного фторидного комплексу. Для ідентифікації комплексу було використано різні методи, такі як: інфрачервона, УФ/Вид та ЯМР спектроскопія. Усі матеріали були аналітичного класу та були отримані з комерційних джерел без додаткового очищення. ІЧ-спектри синтезованих сполук записували на ІЧ-фур'є-спектрометрі Perkin-Elmer ВХ (400-4000 см-1) у таблетках KBr. Електронні спектри дифузного відбиття (ESD) полікристалічних зразків в УФ та видимому діапазоні реєстрували на спектрометрі Varian 5000. Інтенсивність вимірювали відносно MgO або KBr. Розчинники очищали за стандартними методиками. Всі інші вихідні матеріали були придбані з комерційних джерел. Спектри ЯМР 1H і 19F записували на спектрометрі Varian Gemini 2000.
Результати. Було виявлено, що старі зразки оксиду танталу, інертні до більшості неорганічних і органічних кислот і основ, легко перетворюються на фтортанталати шляхом реакції з комерційним комплексом триметиламіну плавикової кислоти при кімнатній температурі за короткий час реакції. Реакцію легко масштабувати до мультиграммових кількостей, і продукт (NHEt3)2[TaF7] отримують в основному чистому вигляді після операційно простого протоколу обробки. Стендовий стабільний танталовий комплекс нечутливий до повітря та вологи.
Висновки. Розроблений протокол може служити зручною та безпечною відправною точкою для отримання різноманітних координаційних та металоорганічних сполук танталу як шляхом заміщення фторидного ліганду, так і обміну органічних катіонів. Розчинення гідрофториду оксиду танталу – цикл осадження шляхом гідролізу також може бути використаний для очищення зразків неочищеного танталу завдяки кристалічній природі гептафторидного комплексу та його іншим фізико-хімічним властивостям.
Посилання
Agulyansky, A. (2003). Potassium fluorotantalate in solid, dissolved and molten conditions. Journal of fluorine chemistry, 123(2), 155-161. https://doi.org/10.1016/S0022-1139(03)00190-8
Armarego, W. L. (2022). Purification of laboratory chemicals: Part 2 inorganic chemicals, catalysts, biochemicals, physiologically active chemicals, nanomaterials. Butterworth-Heinemann
Bayot, D., Tinant, B., & Devillers, M. (2004). Spectroscopic and structural characterizations of novel water-soluble tetraperoxo and diperoxo [polyaminocarboxylato bis (N-oxido)] tantalate (V) complexes. Inorganic chemistry, 43(19), 5999-6005. https://doi.org/10.1021/ic049639k
Boča, M., Molokeev, M., Rakhmatullin, A., Kubíková, B., & Netriová, Z. (2020). The structure of the metastable K 18 Ta 5 Zr 5 F 63 phase. New Journal of Chemistry, 44(22), 9264-9270. https://doi.org/10.1039/D0NJ02428G
Buckman Jr, R. W. (2000). New applications for tantalum and tantalum alloys. Jom, 52(3), 40-41. https://doi.org/10.1007/s11837-000-0100-6
Conde, A., Fandos, R., Otero, A., & Rodríguez, A. (2007). Water-Soluble Organometallic Complexes of Tantalum: Can Alkyl and Aqua Ligands Coexist in Its Coordination Sphere?. Organometallics, 26(7), 1568-1570. https://doi.org/10.1021/om0701165
Conde, A., Fandos, R., Otero, A., & Rodriguez, A. (2009). Synthesis and Reactivity of Tantalum Complexes Supported by the Pincer Ligand 2, 6-Pyridinedicarboxylate. Preparation of an Unprecedented Water-Soluble Iminoacyl Complex. Organometallics, 28(18), 5505-5513. https://doi.org/10.1021/om900643c
Dirtu, M. M., Rotaru, A., Gillard, D., Linares, J., Codjovi, E., Tinant, B., & Garcia, Y. (2009). Prediction of the spin transition temperature in FeII one-dimensional coordination polymers: An anion based database. Inorganic chemistry, 48(16), 7838-7852. https://doi.org/10.1021/ic900814b
English, R. B., Heyns, A. M., & Reynhardt, E. C. (1983). An X-ray, NMR, infrared and Raman study of K2TaF7. Journal of Physics C: Solid State Physics, 16(5), 829. https://doi.org/10.1088/0022-3719/16/5/010
Ezhilvalavan, S., & Tseng, T. Y. (1999). Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application–a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 10, 9-31. https://doi.org/10.1023/A:1008970922635
Fairbrother, F., Robinson, D., & Taylor, J. B. (1958). 427. Water-soluble complexes of niobium (columbium) and tantalum. Part II. The dissolution of niobic and tantalic acids in amine solutions. Journal of the Chemical Society (Resumed), 2074-2079. https://doi.org/10.1039/JR9580002074
Fairbrother, F., & Taylor, J. B. (1956). 961. Water-soluble complexes of niobium (columbium) and tantalum. Part I. Complexes with α-hydroxy-acids and (2-hydroxyethyl)-amines. Journal of the Chemical Society (Resumed), 4946-4954. https://doi.org/10.1039/JR9560004946
Gurbanov, R., Sokolov, A., Golovach, S., Melnykov, K., Dobrydnev, A. V., & Grygorenko, O. O. (2021). Synthesis of sp3-Enriched β-Fluoro Sulfonyl Chlorides. Synthesis, 53(10), 1771-1784. https://doi.org/10.1055/s-0040-1706101
Gutmann, V., & Emeléus, H. J. (1950). 214. The preparation of hexafluoroniobates, hexafluorotantalates, and hexafluorobismuthates by means of bromine trifluoride. Journal of the Chemical Society (Resumed), 1046-1050. https://doi.org/10.1039/JR9500001046
Hiratani, M., Kimura, S., Hamada, T., Iijima, S., & Nakanishi, N. (2002). Hexagonal polymorph of tantalum–pentoxide with enhanced dielectric constant. Applied physics letters, 81(13), 2433-2435. https://doi.org/10.1063/1.1509861
Kalinnikov, V. T., & Agulyansky, A. I. (1985). Preparation and some properties of Nb (Ta) complex fluorides and oxyfluorides. Journal of Fluorine Chemistry, 29(1-2), 61. https://doi.org/10.1016/S0022-1139(00)83296-0
Kleinhenz, S., Pfennig, V., & Seppelt, K. (1998). Preparation and Structures of [W (CH3) 6],[Re (CH3) 6],[Nb (CH3) 6]−, and [Ta (CH3) 6]−. Chemistry–A European Journal, 4(9), 1687-1691. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3765(19980904)4:9<1687::AID-CHEM1687>3.0.CO;2-R
McLellan, R. A., Dutta, A., Zhou, C., Jia, Y., Weiland, C., Gui, X.& de Leon, N. P. (2023). Chemical profiles of the oxides on tantalum in state of the art superconducting circuits. Advanced Science, 10(21), 2300921. https://doi.org/10.1002/advs.202300921
Munoz, S. B., Dang, H., Ispizua-Rodriguez, X., Mathew, T., & Prakash, G. S. (2019). Direct access to acyl fluorides from carboxylic acids using a phosphine/fluoride deoxyfluorination reagent system. Organic letters, 21(6), 1659-1663. https://doi.org/10.1021/acs.orglett.9b00197
Levine, B., Della Valle, C. J., & Jacobs, J. J. (2006). Applications of porous tantalum in total hip arthroplasty. JAAOS-Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 14(12), 646-655 .https://doi.org/10.5435/00124635-200611000-00008
Petrykin, V., Kakihana, M., Yoshioka, K., Sasaki, S., Ueda, Y., Tomita, K. & Kudo, A. (2006). Synthesis and structure of new water-soluble and stable tantalum compound: Ammonium tetralactatodiperoxo-μ-oxo-ditantalate (V). Inorganic chemistry, 45(23), 9251-9256. https://doi.org/10.1021/ic060861u
Ramos, A. P., dos Reis, D. C., Pereira, R. R., Dias, L. G., & Gonçalves, R. R. (2015). Synthesis and spectroscopic properties of luminescent tantalum (v)-β-diketonate complexes and their use as optical sensors and the preparation of nanostructured Ta2O5. Dalton Transactions, 44(8), 3829-3836. https://doi.org/10.1039/C4DT03548H
Rosenheim, A., & Roehrich, E. (1932). Innerkomplexe Verbindungen des fünfwertigen Niobs und Tantals. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 204(4), 342-350. https://doi.org/10.1002/zaac.19322040403
Vergote, T., Nahra, F., Peeters, D., Riant, O., & Leyssens, T. (2013). NHC–copper (I) bifluoride complexes:“Auto-activating” catalysts. Journal of Organometallic Chemistry, 730, 95-103. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2012.10.011
Zupanek, Ž., Tramšek, M., Kokalj, A., & Tavčar, G. (2019). The peculiar case of conformations in coordination compounds of group V pentahalides with N-heterocyclic carbene and synthesis of their imidazolium salts. Journal of Fluorine Chemistry, 227, 109373. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2019.109373
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Олександр Запорожець, Юлія Давиденко, Вадим Павленко, Ігор Фрицький
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
