Синтез [Sn ₁₀ (Si (SiMe ₃) ₃) ₄] ² - Использование метастабильного Sn (I) раствор галогенида синтезированные через соконденсацией Техника

Общая цель метода препаративной коконденсации заключается в получении доступа к новым реагентам на основе молекул, недостижимых с помощью классических синтетических методов, что открывает двери в новые области химии. Основное преимущество этого метода заключается в том, что при низкой температуре получаются высокореактивные реагенты и можно проводить последующие реакции, что важно для синтеза метастабильных металлоидных кластеров. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нанотехнологий, так как отношения структура-свойства могут быть установлены из структурно хорошо охарактеризованных металлоидных кластерных соединений.

Хотя метастабильный раствор галогенида олова открывает доступ к наноразмерному кластеру, он также может быть использован для координации или аддуктов химии или для синтеза новых материалов. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку этапы конструирования сложны для изучения из-за высокой сложности коконденсационного аппарата. Сначала заполните пять реакционных камер шестью граммами элементарного олова.

Уложите реакционные камеры на клеммное кольцо, каждое из которых закручено на 30 градусов, и зафиксируйте стопку графитовым стержнем диаметром 0,7 миллиметра. Вставьте стек в полую графитовую трубку так, чтобы отверстия клеммного кольца совпадали с отверстиями в графитовой трубке. Закрепите установку вторым графитовым стержнем диаметром 0,7 миллиметра.

Затем взвесьте всю установку с помощью весов и запишите значение, чтобы определить количество олова, израсходованного во время реакции. Затем поместите графитовый реактор внутрь медной индукционной катушки коконденсационного аппарата и пропустите трубку шнура через центральное отверстие верхнего медного листа, расположенного над индукционной катушкой. Закрепите трубку шнура на подающей трубе хлористого водорода с помощью прокладки и винтовой гайки.

Проверьте положение реактора внутри змеевика, чтобы убедиться, что реактор выступает из змеевика на пять, плюс-минус 0,5, миллиметров. Подсоедините щиток охлаждения к водяным контактам разъема с помощью винтовых гаек. Закрепив охлаждающий экран с другой стороны винтом, проверьте водонепроницаемость цикла охлаждения, открыв водопроводную воду на 30 секунд.

После этого закрепите винтом волоконную оптику пирометра к держателю у медного щита. Зафиксируйте диффузор паров растворителя с помощью винтовой гайки и убедитесь, что он находится по центру под полостью медного щита. Еще раз убедитесь, что графитовый реактор все еще находится в центре индукционной катушки и что нет контакта катушки с верхним медным листом.

Подсоедините стальную трубку с клапаном к диффузору пара. Теперь установите сосуд Schlenk для испарения растворителя на клапан. Приложите к сосуду Шленка заранее приготовленную колбу со смесью растворителей.

Затем добавьте полусферическую нагревательную мантию в испаряющийся сосуд Schlenk. Подсоедините к аппарату длинную стальную канюлю с помощью винтовой гайки, а наружный хвост закройте небольшой колбой с круглым дном. Поместив магнитную мешалку диаметром 10 см внутрь сосуда из нержавеющей стали, поместите прокладку в полость плоского фланца и подсоедините сосуд к коконденсационному аппарату.

Далее подсоедините стеклянный сосуд, содержащий хлористый водород, к небольшой стальной трубке, а затем к четырехточечному переходнику. Закройте задний выход четырехточечного адаптера глухим фланцем. Затем подключите манометр дифференциального давления к переднему выходу и установите клапан на верхнем выходе.

Теперь подсоедините клапан с тонкой иглой к клапану на верхнем выходе четырехточечного адаптера. Затем используйте длинную стальную трубу для подключения газоподающей части к коконденсационному аппарату. После завершения сборки откачайте коконденсационный аппарат в течение ночи до конечного давления около 10 до минус пяти миллибар.

На следующий день заполните охлаждающую ловушку масляного диффузионного насоса четырьмя литрами жидкого азота. Включите цикл охлаждающей воды высокочастотного генератора и откройте водопроводную воду. После включения генератора медленно выжигайте графитовый реактор, увеличивая выходную мощность с шагом от 0,1 до 0,5 киловатт, пока температура реакции не достигнет около 1300 градусов по Цельсию.

После прогрева отрегулируйте мощность генератора до 1,0 киловатта, чтобы охладить реактор. После заполнения стального дьюара 30 литрами жидкого азота поднимите его с помощью подъемной платформы так, чтобы реакционный сосуд оказался внутри дьюара. Затем добавьте в дьюар еще жидкого азота, чтобы достичь конечного уровня жидкого азота.

Включите полусферическую нагревательную мантию на самом нижнем уровне, чтобы поддерживать испарение. На этом этапе выпарите растворитель по каплям. Зафиксируйте скорость каплепадения так, чтобы весь растворитель был использован во время реакции.

Закройте тонкую иглу и газовый клапан, затем откройте стеклянный сосуд, содержащий хлористый водород. Если отображаемое напряжение на манометре дифференциального давления не выше 1600 милливольт, подайте низкое давление на втором соединении манометра, подсоединив вакуумируемый сосуд к наружному соединению манометра. Запишите отображаемое начальное значение.

Далее нагрейте графитовый реактор до 1300 градусов по Цельсию, регулируя значение генератора на 3,6 киловатта. Открыв газовый клапан, медленно откройте тонкоигольчатый клапан, чтобы впустить газообразный хлористый водород с постоянной скоростью восемь милливольт в минуту. Проверяйте скорость не реже одного раза в 10 минут и записывайте измеренные значения.

Добавляйте в дьюар два литра жидкого азота, примерно каждые 10 минут, так, чтобы уровень жидкого азота всегда был на верхней трети емкости из нержавеющей стали. После того как значение дифференциального манометра уменьшится на 1600 милливольт, закройте газовый вентиль. Затем введите оставшийся газообразный хлористый водород, который находится в газоподающей части, медленно открыв клапан тонкой иглы, и выключите высокочастотный генератор.

Отсоедините масляный диффузионный насос, закрыв главный клапан, и промойте аппарат сухим азотом до давления около одной атмосферы. Замените стальной дьюар, наполненный жидким азотом, на изолированное ведро, помещенное на магнитную мешалку. Затем добавьте в ведро около пяти килограммов мелкого порошкообразного сухого льда, и включите магнитную мешалку.

После того, как раствор помешается не менее 45 минут, замените круглую обхватку на канюле пресса на двухклапанную трубку Шленка, продолжая охлаждать сухим льдом при постоянном потоке азота. Зафиксируйте высоту канюли пресса так, чтобы она касалась дна емкости из нержавеющей стали. Теперь вытолкните раствор хлорида олова с небольшим избыточным давлением, открыв клапаны на двухклапанной трубке Шленка.

Чтобы определить качество раствора, проводят галогенидное титрование, растворяя два миллилитра раствора в 50 миллилитрах разбавленной азотной кислоты. Затем добавьте в смесь один миллилитр 30-процентной перекиси водорода. После помешивания в течение 10 минут проведите потенциометрическое титрование нитратом серебра против каломельного электрода.

После этого взвесьте графитовую трубку, чтобы определить количество потребляемой олова, которое должно составлять от 4 до 4,8 грамма. С помощью стальной или тефлоновой канюли добавьте 20 миллилитров 0,2 молярного раствора хлорида олова в охлажденный сосуд Шленка, содержащий два грамма источника лигона. Включите магнитную мешалку, дав реакции пошевелиться, и медленно нагревайте до комнатной температуры в течение трех часов.

Как только реакция будет завершена, остановите магнитную мешалку и дайте всем нерастворимым осадкам внутри пробирки Шленка осесть. Затем отфильтруйте темно-коричневый раствор в другую емкость Шленка. Наконец, добавьте в смесь 0,2 миллилитра TMEDA, дайте ей постоять в течение ночи до образования черных кристаллов.

После выделения идентифицируйте кристаллы с помощью протонного ЯМР. Здесь показан принцип метода матричной изоляции в сочетании с методом препаративной коконденсации. Здесь показана схема установки коконденсационного аппарата.

Здесь показан синтетический корень к металлоидному кластерному соединению one, в котором применяется реакция диспропорционирования метастабильного субвалентного хлорида олова. Здесь показаны спектры ЯМР протонов, углерода и кремния кристаллов 10-кластера металлоида олова. Молекулярная структура первого соединения, определенная с помощью рентгеноструктурного анализа, представлена в данной статье.

После освоения коконденсация может быть выполнена в течение двух дней, если она выполнена правильно. Для синтеза металлоида оловянного 10-кластера требуется еще неделя для кристаллизации продукта. При выполнении этой процедуры важно помнить, что настройки во время реакции коконденсации должны быть постоянными, чтобы получить подходящий метастабильный раствор, который может быть использован для синтеза металлоидных кластеров.

После этой процедуры могут быть проведены последующие реакции с 10-кластером металлоида олова, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как химическая реакционная способность металлоидных оловянных кластеров. После своего развития этот метод открыл путь для исследований в области нанотехнологий для изучения свойств определенных наноразмерных металлоидных кластерных соединений. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как происходит препаративная коконденсация, что приводит к созданию новых реагентов на основе молекул, которые недостижимы с помощью классических синтетических процедур, что открывает двери в новые области химии.

Не стоит забывать, что работа с коконденсационным аппаратом и высокореакционноспособным метастабильным субгалогенидным раствором может быть крайне опасной, поэтому во время проведения реакции следует надевать средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки, перчатки и лабораторный капюшон.