Summary

합성 [주석<sub> (10)</sub> (시 (SIME<sub> 3</sub>)<sub> 3</sub>)<sub> 4</sub>]<sup> 2</sup<sup> -</sup> 준 안정 주석 (I)을 공 축합 기법을 통해 할라이드의 합성 용액을 사용하여

Published: November 28, 2016
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Summary

The disproportionation reaction of a metastable Sn(I) chloride solution, obtained via the preparative co-condensation technique, is used for the synthesis of a metalloid tin cluster compound.

Abstract

입체적으로 요구하는 리간드의 존재 하에서 준 주석 (I) 할라이드의 불균등을 적용하여 합성 잘 특성화 메탈 주석 클러스터의 수는 최근에 증가하고있다. 준 안정 주석 (I) 할라이드는 예비 공 축합 기법을 통해 "우주 환경"에서 합성된다. 이로써, subhalide은 1300 ° C의 주위에 고온의 오븐에서 합성 한 할로겐화 수소 가스 (예를 들면, 염산)과 주석 원소의 반응에 의해 감소 된 압력이다. subhalide (예 SnCl)을 -196 ℃에서 톨루엔과 같은 불활성 용매의 매트릭스 내에 포획된다. -78 ℃에 고체 매트릭스를 가열하면 subhalide의 준 안정 솔루션을 제공합니다. 준 안정 subhalide 용액 반응성이지만, 몇 주 동안 -78 ℃에서 저장 될 수있다. 실온에서 용액을 가열에서 불균등 반응 원소로 이어지는 주석 및 대응 발생디 할라이드. 실리콘 (SIME) 3 등 벌키 리간드를 적용함으로써, 중간 클러스터 반 금속 화합물은 원소 주석 완전한 불균등 전에 포획 될 수있다. 따라서 준 안정 주석 (I) 리튬 Si을 CL 용액 (SIME 3) (3)의 반응 [주석 10 (SI (SIME 3) 3) 4]2 높은 수율. 1 1과 검은 결정 소금 복분해, 불균등, 더 큰 클러스터의 저하를 포함하는 복잡한 반응 순서를 통해 형성된다. 또한, 1 NMR 또는 단결정 X 선 구조 분석과 같은 다양한 방법에 의해 분석 될 수있다.

Introduction

인해 나노 기술 분야에서의 최근의 진보로, 분자와 고체 상태 사이에서 나노 크기 범위가 점점 중요하게되었다 다양한 연구 노력 (1)의 초점이다. 급격한 변화는 작은 분자 종의 형질 전환시 일어날으로 관련된 과학 화합물과 연구, 특히 금속 또는 반 금속에 대한 관심 (예, 산화물, 할로겐화물 : 비전 도성, 예,의 AlCl 3, AuCl 3, GEO 2 등) 일반 식 M n 개의 R (m)의 메탈 클러스터 2 (n에> m, 알루미늄 (Al), 금, 주석 등 M = 금속 그러한 SC (6)와 같은 R = 리간드 H -COOH, N (SIME 3) (2) 등), 최종 대량 원소 상 (금속 : 전도, 반 금속 : 반도체, 예를 들어, 원소 알루미늄 (Al), 금, 또는 창) 3.

명확한 분자 관련된 과학 compou의 합성차 때문에 그것의 준 안정 캐릭터에 도전한다. 대부분의 합성 방법은 서로 다른 크기의 클러스터 준 금속 화합물의 혼합물을 의미하는 특정 크기 분포 4 금속 나노 입자를 제공한다. 따라서, 관련된 과학의 구조 특성 관계에 대한 기초를 확립하는, 합성 절차는 확정적 관련된 과학 고분자 화합물에 접근하도록 개발되어야한다. 이러한 확실한 고분자 화합물 (금속 5, 6, 7의 경우에는 반 금속 클러스터는, 8)의 복잡성 및 용해 및 금속 (9)의 형성과 같은 속이 간단한 화학의 기본 원칙을 밝혀 것이다.

각종 금속의 메탈 로이드 클러스터에 액세스하는 한 합성 경로는 14 클러스터 (15)와 같은 대부분의 Sn 낮은 수율 (예를 들면, 메탈 그룹의 반 금속 클러스터를 형성하도록 환원되어 안정한 전구체의 환원에서 시작 </suB> (DippNSiMe 3) (6) (DIPP = 2,6- 지적 재산권 2 -C 6 H 3) (10),10 (Hyp이) 6 (Hyp이 =시 (SIME 3) 3) (11), 또는 창 5 (CH (SIME 3 ) 2) 4 ~ 12). 또한 화 금속의 메탈 로이드 클러스터의 증가는 포획 리간드의 존재 등의 전구체의 환원을 통해 합성 [의 Ag 44 (P-MBA) 30] 4 (P-MBA = P-머 캅토 산) 13102 (P-MBA) (44) (14). 환원 적 탈 할로겐화를 적용 Schnöckel 등의 합성 경로 옆. 해당 요소 반응성 준 monohalides의 불균등 화 반응에 적용하여 메탈 그룹 (13)의 클러스터에 대한 합성 경로를 도입 (예 3AlCl → 2AL +의 AlCl 3).

합성필요한 monohalides함으로써 고온 ALX 및 GAX의 기상 분자로 (X는 = 염소, 브롬이 I)의 합성 및 이후 냉동 용매의 매트릭스 (도 1에 갇혀 예비 공 축합 기법을 통해 수행 ) 15. 이 기술은 따라서 화학 신규 영역 (가는 길을 여는 새로운 시약에 대한 액세스를 제공 예를 들어, 준 안정 monohalides부터 같은 나노 미터 범위의 직경을 갖는 반 금속 클러스터 [알 (77) (N (SIME 3) 2) 20] 2 또는 [84 조지아 (N (SIME 3) 2) 20] 4 -) (16) (17)을 얻을 수 있었다.

불균등 화 반응을 통해 합성 경로는 나노 미터 직경 범위 클러스터 선두 따라서 가장 생산이다. dispro이 준 안정 subhalide 손에있는 경우 그러나,이 합성 경로에만 가능(일반적으로 지금까지 0 ° C 이하) 낮은 온도에서 portionates. 또, 그룹 (14)의 경우는 monohalides subvalent 디 할라이드 MX 2 (M = 게르마늄, 주석, 납)으로도 안정하고 또한 100 ° C의 온도에서 상기 불균형이며, 필요하다. 준 그룹 (14) 모노 할라이드 용액의 합성은 예비 공 축합 기술을 통해 가능하다. 그러나, 그룹 (14) monohalides 1,000 ℃에서 가스상 종으로서 용이하게 사용할 수있는 13 족 monohalides에 대해 훨씬 더 높은 온도에서 얻어진다. 따라서,이 정보 Gebr SnBr (19)뿐만 아니라, 2 내지 20의 SiCl4, 반면 1600 ℃로까지 더 높은 온도에서 얻어진다 1250 ° C 18의 최대 수율로 얻어진다. monohalides는 준 안정 모노 할라이드 솔루션을 선도하는 예비 공동 응축 기술 (그림 1)를 통해 "갇혀"입니다. 이 준 안정 솔루션에서 시작, 우리는 O를 다양한 합성 할 최근 수 있었다F 게르마늄 및 주석, 즉 [리 (THF) 2] 3(14) (Hyp이) 5 (Hyp이 =시 (SIME) 3) (21), 주석 (10) (Hyp이) 6 (22), 그리고 새로운 메탈 그룹 14 클러스터 화합물 { [리 ([12] 크라운-4) 2]} 2 주석 10 (Hyp이) 4] 23. 여기, 우리가 만든 공동 응축 장치에서 준 안정 주석 (I) CL 솔루션의 합성을 제시하고, 준 금속 클러스터 [주석 10 (Hyp이) 4]이 제공하는 LiHyp과의 반응성을 설명 고 수율 1.

Protocol

주의! 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 이 합성에 사용 된 화학 물질 중 일부는 급성 독성 발화성 및 발암. 나노 물질은 대량의 대응에 비해 추가적인 위험이있을 수 있습니다. 공학적 관리 (흄 후드와 글러브 박스) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발)의 사용을 포함, 반응을 수행 할 때 모든 적절한…

Representative Results

위해 준비 공 축합 기술로 접합의 행렬 분리 기술의 원리. (도 1)뿐만 아니라 공 축합 장치 (도 2)와 그래파이트 반응기의 설정 (도 3)에 나타낸 4도되고 공동 응축 장치의 조립도 5의 사진. 도 6에서, 질량 유량 컨트롤러와 상기 가스 공급 부품이 도시되어있다. (7)이 강재 용기의 공 축합…

Discussion

SnBr이 얻어지는 것처럼 예비 공 축합 기술 (도 1) (25)을 적용하여, 신규 분자 물질에 근거 함. 인해 온도, 압력, 금속, 및 반응 가스의 높은 유연성, 높은 반응성 종의 준 안정 솔루션은 많은 다양한 합성 할 수있다. 예를 들면, 실리콘 및 게르마늄 subhalides 이미 이러한 방식으로 얻어진다. 그러나, 상기 합성 준 안정 용액을 얻기 위해 적절한 조건을 발견하는 것은 단순하지 않으?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 재정 지원에 대한 독일 연구 협회 (DFG)에 감사, 우리는 도움이 토론 박사 다니엘 베르너 감사합니다.

Materials

Tin 99.999% ABCR AB122397
HydrogenchlorideN28  99.8% Air Liquide P0820S10R0A001 Toxic
Toluene anhydrous 99.8% Sigma Aldrich 244511
Tri-n-butylphosphine >93.5% Sigma Aldrich 90827 Toxic
TMEDA, >99.5% Sigma Aldrich 411019
12-crown-4 Sigma Aldrich 194905 Toxic
THF anhydrous, >99.9% Sigma Aldrich 401757
Sodium, 99.95% Sigma Aldrich 262715
Benzophenone, >99% Sigma Aldrich 427551
Differential pressure manometer  MKS MKS Baratron 223B
Mass flow controller  Bronckhorst  Low Δp flow mass flow controller
High frequency generator Trumpf Hüttinger TruHeat MF 5020
NMR spectrometer Bruker Bruker DRX-250
Glovebox GS Systemtechnik
Argon 5.0 Westfalen
Nitrogen 4.8 Westfalen
Graphite SGL
Quartz glass tube Gebr. Rettberg GmbH
Steel transferring cannula Rohre Ketterer
Balance Kern Kern PFB200-3
Oil diffusion pump Balzers Balzers Diff900
Rotary vane pump Balzers Balzers QK100L4D
Pyrometer Sensotherm 6285
Schlenk tubes with glassy stopcocks Gebr. Rettberg GmbH J.-Young-type valve with glassy stopcock

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Citer Cet Article
Binder, M., Schrenk, C., Schnepf, A. The Synthesis of [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2 Using a Metastable Sn(I) Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique. J. Vis. Exp. (117), e54498, doi:10.3791/54498 (2016).

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