A reação de desproporção de uma solução metaestável de cloreto de Sn(I), obtida através da técnica de co-condensação preparativa, é usada para a síntese de um composto de cluster de estanho metalóide.
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A reação de desproporção de uma solução metaestável de cloreto de Sn(I), obtida através da técnica de co-condensação preparativa, é usada para a síntese de um composto de cluster de estanho metalóide.
O número de cachos metalóide estanho bem caracterizados, sintetizados por aplicação do desproporcionação de um halogeneto metaestável Sn (I) na presença de um ligando estericamente exigente, tem aumentado nos últimos anos. O Sn (I) haleto metaestável é sintetizado em "condições de espaço", através da técnica de co-condensação preparativa. Desse modo, o subhalide é sintetizada num forno a temperaturas elevadas, a cerca de 1300 ° C, e a pressão reduzida por meio da reacção de estanho elementar, com gás de halogeneto de hidrogénio (por exemplo, HCl). O subhalide (por exemplo, SnCl) é preso dentro de uma matriz de um solvente inerte, tal como tolueno, a -196 ° C. O aquecimento da matriz sólida a -78 ° C dá uma solução metastável da subhalide. A solução subhalide metaestável é altamente reactiva, mas pode ser armazenado a -78 ° C durante várias semanas. No aquecimento da solução até à temperatura ambiente, uma reacção de desproporcionação ocorre, levando a estanho elementar e os correspondentesdialogeneto. Através da aplicação de ligandos volumosos como Si (SiMe3) 3, os compostos de fragmentação metalóide intermediário pode ser preso antes desproporcionação completa de estanho elementar. Assim, a reacção de um Sn metaestável (I) Cl com solução de Li-Si (SiMe3) dá 3 [Sn 10 (Si (SiMe3) 3) 4] 2 - 1 como cristais negros em alto rendimento. 1 é formado por meio de uma sequência de reacção de metátese complexo incluindo sal, desproporcionação, e degradação de aglomerados maiores. Além disso, um pode ser analisada através de vários métodos, como a análise da estrutura de raios-X de cristal único ou RMN.
Devido ao recente progresso no campo da nanotecnologia, a faixa de tamanho em nanoescala entre as moléculas eo estado sólido tornou-se cada vez mais importante e é o foco de vários esforços de pesquisa 1. Pesquisa com compostos nanométricos é especialmente de interesse para os metais ou semimetais, como alterações drásticas ocorrem durante a transformação de espécies moleculares pequenas (por exemplo, óxidos, halogenetos: não-condutora, por exemplo, AICI3, AuCl 3, GeO 2, etc.) a clusters metalóide 2 do general fórmulas m n R m (n> m; m = metal, como Al, Au, Sn, etc.; R = ligando tal como SC 6 H 4 -COOH, N (SiMe3) 2, etc.), para a fase final granel elemental (metal: condutora; semimetal: semicondutor; por exemplo, elemental Al, Au, ou Ge) 3.
A síntese de um compou nanométricos molecular definidand é um desafio devido ao seu caráter metaestável. Muitos procedimentos sintéticos dar nanopartículas metálicas com uma determinada distribuição de tamanho de 4, ou seja, uma mistura de compostos de fragmentação metalóides de tamanhos diferentes. Por conseguinte, para estabelecer uma base para uma relação estrutura-propriedade de materiais nanométricos, devem ser desenvolvidos procedimentos sintéticos para acessar compostos moleculares nanométricos definidas. Estes compostos moleculares definidos (clusters metalóide no caso dos metais, 5, 6, 7, 8) vai lançar luz sobre a complexidade e os princípios fundamentais da química aparentemente simples, tais como a dissolução e a formação de metais 9.
Uma via sintética para aceder a grupos metaloides de vários metais começa a partir da redução de precursores estáveis que são reduzidos para formar um aglomerado metalóide, principalmente em baixo rendimento (por exemplo, grupo metalóide 14 aglomerados como Sn 15 (DippNSiMe 3) 6 (Dipp = 2,6-iPr 2 -C 6 H 3) 10, 10 Pb (Hyp) 6 (Hyp = Si (SiMe3) 3) 11, 5 ou Ge (CH (SiMe3 ) 2) 4 12). Além disso, um número cada vez maior de grupos metaloides de metais de cunhagem são sintetizados através da redução de precursores na presença de um ligando como aprisionamento [Ag 44 (p-MBA) 30] 4 - (p-MBA = p-mercaptobenzóico ácido) 13 e Au 102 (p-MBA) 44 14. Ao lado da via de síntese de aplicação da desalogenação redutora, Schnöckel et ai. introduzida uma via sintética para o grupo metalóide 13 aglomerados através da aplicação da reacção de dismutação de monohaletos metaestáveis altamente reactivos do elemento correspondente (por exemplo, 3AlCl → 2Al + AICI3).
A síntese deos monohaletos necessário é, assim, realizada por meio de uma técnica de co-condensação preparativa, onde a altas temperaturas, as moléculas em fase gasosa da ALX e GAX (X = Cl, Br, I) são sintetizados e depois preso numa matriz de solventes congelados (Figura 1 ) 15. Esta técnica dá, assim, o acesso a novos reagentes, abrindo o caminho para novas áreas de química (por exemplo, a partir dos monohaletos metaestáveis, aglomerados metalóides com diâmetros na gama dos nanómetros, como [Al 77 (N (SiMe3) 2) 20] 2 - ou [Ga 84 (N (SiMe3) 2) 20] 4 - pode ser obtido) 16, 17.
A via de síntese através da reacção de desproporcionamento é, portanto, o mais produtivo, que conduz a aglomerados com diâmetros na gama dos nanómetros. Contudo, esta via sintética só é possível se a subhalide metaestável está na mão que desproporcionadaportionates a baixas temperaturas (normalmente muito inferior a 0 ° C). Mais uma vez, no caso de um grupo 14, monohaletos são necessários, tal como os di-halogenetos de subvalent MX 2 (M = Ge, Sn, Pb) são muito estáveis e desproporcionado a temperaturas bem acima de 100 ° C. A síntese do Grupo 14 mono-halogeneto de soluções metaestáveis é possível através da técnica de co-condensação preparativa. No entanto, o grupo 14 monohaletos são obtidas a temperaturas muito mais elevadas em relação ao grupo 13 monohaletos, que são facilmente disponíveis como espécies fase gasosa a 1000 ° C. Assim, SNBR é obtido com um rendimento máximo de 1250 ° C 18, ao passo que Gebr 19, bem como SiCl 2 20, são obtidas a temperaturas ainda mais altas, superiores a 1.600 ° C. Os monohaletos são "presos" por meio de uma técnica de co-condensação preparativa (Figura 1), conduzindo a soluções metaestáveis mono-halogeneto. A partir destas soluções metaestáveis, estávamos recentemente capaz de sintetizar uma varief metalóide grupo de 14 compostos de clusters inovadores de germânio e estanho, ou seja, [Li (THF) 2] 3 [Ge 14 (Hip) 5] (Hyp = Si (SiMe) 3) 21, Sn 10 (Hip) 6 22, e { [Li ([12] coroa-4) 2] 2} [Sn 10 (Hyp) 4] 23. Aqui, nós apresentamos a síntese de uma solução de Sn (I) Cl metaestável dentro de um aparelho de co-condensação caseiros e descrevem a sua reactividade com LiHyp para dar o cluster metalóide [Sn 10 (Hyp) 4] 2 - 1 com um rendimento elevado.
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ATENÇÃO! Por favor, consulte todas as folhas de dados de segurança pertinentes (MSDS) antes do uso. Vários dos produtos químicos utilizados nestas sínteses são altamente tóxicos, pyrophoric, e cancerígeno. Nanomateriais podem ter riscos adicionais em comparação com o seu homólogo granel. Por favor, use todas as práticas de segurança adequadas ao executar uma reação, incluindo o uso de controles de engenharia (extractor de fumo e glovebox) e equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça de corpo inteiro, e sapatos fechados). Partes dos seguintes procedimentos envolvem técnicas de Schlenk livre de ar padrão. O aparelho de co-condensação aplicada contém um gerador de alta frequência de 20 kW. As pessoas com um pacemaker cardíaco pode ter estritamente nenhum ingresso. HCl gasoso é altamente corrosivo. Armazenar em local bem ventilado ou em um exaustor. azoto líquido e gelo seco são substâncias extremamente frias; luvas especiais deve ser usada para evitar congelamento.
1. Trabalho Preliminar
2. Configurar o aparelho Co-condensação
Reacção 3. A co-condensação
4. Síntese de 10 Sn (Hyp) 4 2 -
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O princípio da técnica de isolamento da matriz em conjugação com a técnica de co-condensação preparativa é mostrado (Figura 1), assim como a configuração do aparelho de co-condensação (Figura 2) e o reactor de grafite (Figura 3). As figuras 4 e 5 mostrar fotos da montagem do aparelho co-condensação. Na Figura 6, os componentes de abastecimento de gás com o controlador de fluxo de massa s...
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Através da aplicação da técnica de co-condensação preparativa (Figura 1) 25, novos materiais baseados em moléculas como SNBR são obtidos. Devido à alta flexibilidade na temperatura, pressão, de metal, e o gás reactivo, uma grande variedade de soluções metaestáveis de espécies reactivas de altas podem ser sintetizados. Por exemplo, subhalides de silício e germânio já são obtidos desta maneira. No entanto, encontrar as condições adequadas para se obter uma solução metastável para posterior sí...
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Os autores não declaram quaisquer conflitos de interesse.
Somos gratos à Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) pelo apoio financeiro e agradecemos Dr. Daniel Werner para discussões úteis.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Estanho, 99,999% | ABCR | AB122397 | |
| Cloreto de hidrogênio N28, 99,8% | Air Liquide | P0820S10R0A001 | Tóxico |
| Tolueno anidro, 99,8% | Sigma Aldrich | 244511 | |
| Tri-n-butilfosfina, > 93,5% | Sigma Aldrich | 90827 | TMEDA Tóxico |
| , > 99,5% | Sigma Aldrich | 411019 | |
| 12-crown-4 | Sigma Aldrich | 194905 | Tóxico |
| THF anidro, > 99,9% | Sigma Aldrich | 401757 | |
| sódio, 99,95% | Sigma Aldrich | 262715 | |
| benzofenona, > 99% | Sigma Aldrich | 427551 | |
| Manômetro de pressão diferencial | MKS | MKS Baratron 223B | |
| Controlador de fluxo de massa | Bronckhorst | Baixo Δ controlador de fluxo mássico de fluxo p | |
| ttinger | TruHeat MF 5020 | ||
| Espectrômetro NMR | Bruker | Bruker DRX-250 | |
| Porta-luvas | GS Systemtechnik | ||
| Argônio 5.0 | Westfalen | ||
| Nitrogênio 4.8 | Westfalen | ||
| Grafite | SGL | ||
| Tubo de vidro de quartzo | Gebr. Rettberg GmbH | ||
| Cânula de transferência de aço | Rohre Ketterer | ||
| Balance | Kern | Kern PFB200-3 | |
| Bomba de difusão de óleo | Balzers | Balzers Diff900 | |
| Bomba de palhetas rotativas | Balzers | Balzers QK100L4D | |
| Pirômetro | Sensotherm | 6285 | |
| Tubos Schlenk com torneiras vítreas | Gebr. Rettberg GmbH | Válvula tipo J.-Young com torneira vítrea |
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