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Method Article
Apresentamos a síntese de alta temperatura dos precursores de intermetálicos K 4 Ge 9, A sua dissolução em etilenodiamina para formar Ge 9 4 - Deltahedral íons Zintl, ea reacção dos clusters com alcinos para formar organo-Zintl íons. Os últimos são caracterizados por espectrometria de massa em soluções e por um único cristal de difracção de raios-X, no estado sólido.
Embora os primeiros estudos da data de íons Zintl entre o final dos anos 1890 e início dos anos 1930 eles não estavam caracterizados estruturalmente até muitos anos depois. 1,2 Sua química redox é ainda mais jovem, apenas cerca de dez anos, mas apesar desta curta história desses íons deltahedral clusters E 9 n-(E = Si, Ge, Sn, Pb, n = 2, 3, 4). já demonstraram reatividade interessante e diversificada e têm estado na vanguarda do desenvolvimento rápido e química nova e emocionante 3-6 marcos notáveis são o acoplamento oxidativo de Ge 9 4 - aglomerados para oligómeros e cadeias infinitas, 7-19 metalação destes, 14-16,20-25 nivelamento por metal de transição-fragmentos organometálicos, 26-34 de inserção de um átomo de metal de transição-no centro do o cluster que às vezes é combinada com nivelamento e oligomerização, 35-47 adição de grupos de fragmentos principal organometálicos como exo-coladas substituintes,48-50 e funcionalização com vários resíduos orgânicos por reacção com halogenetos orgânicos e alcinos. 51-58
Este último desenvolvimento de anexar fragmentos orgânicos directamente para os grupos de abriu-se um novo campo, isto é, compostos organo-Zintl química, que é potencialmente fértil para novas explorações sintéticos, e é o procedimento passo-a-passo para a síntese de germânio divinil- aglomerados aqui descrito. Os passos iniciais delinear a síntese de um precursor intermetálica de K 4 Ge 9 a partir do qual o Ge 9 4 -. Aglomerados são extraídos mais tarde em solução Isto envolve de sílica fundida de vidro de sopragem, de soldadura por arco de recipientes de nióbio, e manipulação de ar altamente sensíveis materiais em uma caixa de luva. O ar-sensível K 4 Ge 9 é então dissolvido em etilenodiamina na caixa e, em seguida, alkenylated por uma reacção com Me 3 SiC ≡ CSiMe 3. A reacção é seguida por electrospray espectrometria de massa, enquanto a solução resultante é utilizada para a obtenção de cristais individuais contendo os aglomerados funcionalizados [H 2 C = CH-Ge 9-CH = CH 2] 2 -. Para este efeito, a solução é centrifugada, filtrada, e cuidadosamente em camadas com uma solução de tolueno de 18-coroa-6. Deixado em repouso por alguns dias, as soluções para camadas produzido laranja blocos cristalinos de [K (18-coroa-6)] 2 [Ge 9 (CODIP 2) 2] • en que foram caracterizados por um único cristal de difração de raios-X .
O processo destaca técnicas de reação padrão, trabalhar-up, e análises para funcionalizados deltahedral aglomerados Zintl. Espera-se que contribuirá para um maior desenvolvimento e compreensão destes compostos na comunidade em geral.
1. Preparação dos tubos de Nióbio
2. Carregando Tubos Nióbio: Preparando K 4 Ge 9
3. Preparando tubo de sílica fundida através de vidro soprado
4. Vedação tubo de sílica fundida com uma linha de alto vácuo
5. Aquecendo as misturas de reacção em um forno
6. Precursor na dissolução Etilenodiamina
7. Reagindo Ge 9-clusters com Me 3 SiC ≡ CSiMe 3
8. Executando ES-MS de solução de reacção
9. Cristalizando Ge 9 divinilo-Ions com um agente sequestrante
10. Verificando Cristais célula unitária em um difratômetro D8-
11. Os resultados representativos
O padrão de isótopo única dos aglomerados aniónicos lhes permite ser facilmente detectado no modo de iões negativos-(Fig. 1). Também digno de nota é que reduziram espécies carregadas isoladamente, para além de emparelhamento com um ião de potássio, é um fenómeno comum desta técnica de ionização-mole. 59
O st cristal ructure com comprimentos de ligação relevantes e ângulos de [Ge 9 (CH = CH 2) 2] 2 - em [K (18-coroa-6)] 2 [Ge 9 (CODIP 2) 2] • en, 1, pode ser visto na Figura 2.
Figura 1. ES-MS espectros (negativo de iões de modo) de soluções de etilenodiamina das reacções de Ge 9 aglomerados com Me 3 SiC ≡ CSiMe 3. Mostrado são também as distribuições de isótopos teóricos abaixo da distribuição experimental. (Sevov et. Al. Inorg. Chem. De 2007, 46, 10953).
Figura 2. Uma vista de [K (18-coroa-6)] 2 [Ge 9 (CODIP 2) 2] • en, 1. Esquema de cores: ullet1.jpg "/> = Ge, = C,
= H. Selecionado comprimentos de ligação e ângulos: GE-C 1,961 e 1,950 Å, C = C 1,318 e 1,316 Å, Ge-CC 123 e 127 °. (Sevov et. Al. Inorg. Chem. De 2007, 46, 10953).
A Figura 3 representação esquemática de Preparação dos tubos de nióbio: (a) de corte Nb tubos, (b) de limpeza de tubos Nb em uma solução de ácido Nb, (c), utilizando-torno apertos a cápsula e dobrar tubo Nb.
A Figura 4 uma representação esquemática da Preparação dos tubos de nióbio:. (A) diagrama de soldador do arco, (b) escalonados tubos Nb no suporte de soldador do arco e (c) da ponta de soldadura acima tubos Nb.
/ Files/ftp_upload/3532/3532fig5.jpg "/>
Figura 5 uma representação esquemática de carregar Tubos de nióbio:. (A) no interior da caixa seca e (b) Nb tubos: (i) antes de soldadura, (ii) depois de usar torno-alças para cravar uma borda, (iii) após borda soldadura um, (iv) após a soldadura de carga e, em seguida, o tubo de Nb fechada, (v), após a abertura do tubo Nb para tirar o K 4 Ge 9 precursor.
Figura 6. Representação esquemática de Preparação de sílica fundida-Tube por vidro soprado em (a) e (b) (i) tubagem grande e pequeno quartzo, (ii) do corpo e do pescoço selados, (iii) pescoço com junta de bola, ( iv pescoço) e articulação de esfera selados, (v) Os tubos de Nb selado no interior do tubo de quartzo, (vi) após o tubo de sílica fundida é selado.
Figura 7. Representação esquemática de Sealing Fused Tubos de sílica numa linha de alto vácuo em (a) e (b) após a tubos de Nb é selada a exibir condicionamento do tubo de quartzo de Nb solução ácida.
Figura 8. Representação esquemática da colocação Carregados tubos de sílica fundida no forno.
A Figura 9. Representação esquemática de Reacção K 4 Ge 9 Me 3 SiC ≡ CSiMe 3 no interior da caixa seca (a) (i) do tubo fechado Nb, (ii) uma aresta do tubo de Nb cortado com os alicates (iii) de corte, ( iv) esmagado precursor e (b) precursor (i) dissolvido em etilenodiamina, (ii) imediatamente após Me 3 SiC ≡ CSiMe 3 é adicionado (gotículas oleosas no topo do teste de tubos de paredes visto).
Figura 10. representação esquemática do Executando ES-MS de solução de reacção em (a) seringa espectrómetro de massa preparada em caixa seca, (b) Bruker Microtof-II.
Figura 11. Representação esquemática de cristalizar Ge 9 divinil-com agentes sequestrantes em (a) inverter camadas e (b) de várias horas mais tarde.
Figura 12 Representação esquemática de Verificação Cristais célula unitária em um Difractómetro D8-:. (A) seleccionar os cristais sob o microscópio e (b) recolher uma célula unitária.
É importante para limpar bem os tubos parcialmente oxidadas Nb. No entanto, se os tubos são deixados muito tempo na solução de limpeza Nb, isto irá comprometer seriamente a espessura do tubo. Assim, 10 - 15 segundos são imperativo e os tubos devem ser muito brilhante na extremidade (Fig. 3). Depois de os tubos são selados no interior do revestimento de sílica fundida eles devem ser limpos novamente com uma solução diluída de ácido Nb. Isso deve resultar em efervescência leve, limpar todas as áreas oxidadas...
Não há conflitos de interesse declarados.
Os autores gostariam de agradecer à Fundação Nacional de Ciência para o contínuo apoio financeiro (CHE-0742365) e para a compra de um Bruker APEX II difratômetro (CHE-0443233) e um Bruker Microtof-II espectrômetro de massa (CHE-0741793). Os autores também gostariam de agradecer a facilidade CEST para seu uso do espectrômetro de massa Micromass Quattro-LC.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
D8-Xray difratômetro | Bruker | Bruker APEX II | |
Electrospray espectrômetro de massa | Bruker | Microtof-II | |
Electrospray espectrômetro de massa | Micromass | Quattro-LC | triple-quadropole |
Caixa seca | Tecnologia Inovadora | S-1-M-DL | IT-SYS1 modelo |
Gás Inerte / Vacuum Blindado Arranjo Arc Welding | Vácuo Produtos SUD | Pedido Especial | |
Arc Fonte de Alimentação Soldador | Miller | Maxstar-91 | |
Luvas de borracha de soldagem | A Home Depot | KH643 | |
Gravador elétrico | Burgess Produtos | 74 | Vibro-Graver |
Vidro Circular Saw | Pistorius Machine Co. Inc | GC-12-B | |
Forno de Tubo | Lindberg / Blue M | TF55035 | Minimite forno tubular Laboratory, Moldatherm (1100 ° C) |
Forno de Vidro Secagem | Fisher Scientific | 13-247-650g | |
Alto vácuo Hg Schlenk-Line | Pedido Especial | Univ Of Notre Dame | Alternativa: Edwards E050/60; VWR International; gato. No. EVB302-07-110 |
Tocha Grande | Vencedor | JT100C | Soldagem da tocha, dica: Victor 5-WJ |
Tocha Pequeno | Veriflo Co. | 3A | Zarabatana |
Bobina de Tesla | VWR International | KT691550-0000 | Detector de vazamento |
Agitador / Hot-Plate | VWR International | 12620-970 | VWR STR PLACA DY-DUAL120V |
Saldo | Denver Instrument Co. | 100A | XE Series |
Centrifugar | LW Científico | E8C-08AV-1501 | Velocidade variável |
Grafite Alargador, (queima) | Imagery ABR, Inc. | 850-523 B01 | Buracos abertos em vidro de sopro e queima de bordas |
Grevista | Fisher Scientific | 12-007 | |
Vise-Grip | O InícioDepósito | 0902L3SM | |
Cortador de tubo- | A Home Depot | 32820 | |
Alicate de Corte | A Home Depot | 437 | |
Copo de plástico | VWR International | 13890-046 | |
Proveta | VWR International | 65000-006 | Cuidado, vidro Etches HF (se estiver usando um vidro) |
Garrafa de Plástico Grande | VWR International | 16128-542 | |
13 x 100 Tubos de ensaio | VWR International | 47729-572 | CULTURA TUBE 13X100 CS1000 |
Laboratório (borracha) Rolhas | Sigma Chemical Co. | Z164437-100EA | Tamanho 00 |
Test-Tube rack | VWR International | 60196-702 | 10-13 mm de diâmetro externo do tubo |
Mexa-Barra | StirBars.com / Big Science Inc. | SBM-0803-MIC | PTFE 8x3 milímetros Micro |
Pipetas de vidro | VWR International | 14673-043 | Pipetar VWR CS1000 PASTEUR 9in |
Lâmpadas de borracha | VWR International | 56311-062 | Látex, com paredes finas |
Lã de Vidro | Unifrax I LLC | 6048 | Fiberfrax de isolamento de fibra a granel, fibra de cerâmica |
Lâminas de vidro | VWR International | 16004-422 | 75x25x1mm, Microscope Slides |
Paratone-N óleo | Hampton Research | Parabar 10312 | Conhecido como: Paratone-N, Paratone-8277, Infineum V8512 |
Alto VácuoGraxa de silicone | VWR International | 59344-055 | A Dow Corning |
Nitrogênio líquido | Univ. de Notre Dame | ||
Argon cilindro de gás | Praxair Inc. Distribuição | TARGHP | |
Cilindro de gás nitrogênio | Praxair Inc. Distribuição | QNITPP | |
Cilindro de gás oxigênio | Praxair Inc. Distribuição | OT | 337 cf CYL |
Cilindro de gás hidrogênio | Praxair Inc. Distribuição | HK | 195 cf CYL |
Cilindro de gás propano / source | Univ. de Notre Dame | UND | |
Tubo de quartzo, Lg | Quartzo Scientific Inc. | 100020B | 20 mm de diâmetrox od 22 milímetros x 48 "tubo quart claro fundida |
Tubo de quartzo, Md | Quartzo Scientific Inc. | 100007B | Tubulação fundido de quartzo claro, 7mm ID x 9mm od x 48 " |
Fundo redondo Conjunto Quartz | Quartzo Scientific Inc. | 6160189B | Junta esférica |
Quartzo Óculos de Segurança | Aparelho Wale | 11-1127 | waleapparatus.com |
Pyrex Segurança Óculos | Aparelho Wale | 11-2125-B3 | Para claro e cor de vidro borosilicato |
Blow Kit Mangueira | Glass House | BH020 | glasshousesupply.com |
Tubos de nióbio | Shaanxi Tony Metals Co., Ltd | Tubo de Nióbio, 50 pés | Tubo de Nióbio Seamless Diâmetro: 0,375 (± 0,005) polegadas. Espessura: 0,02 (± 0Nióbio .003) polegadas deve ser recozido. |
PEEK Starter Kit para a Missa Spect | Waters | PSL613321 | PEEK tubo (poliéter), nozes, ponteira, se encaixa |
Missa Spect Set Agulha | VWR International | 60373-992 | Hamilton Fabricante (81165) |
H 2 SO 4 | VWR International | BDH3072-2.5LG | ACS Grau |
HNO 3 | VWR International | BDH3046-2.5LPC | ACS Grau |
HF | VWR International | BDH3040-500MLP | ACS Grau |
Água destilada | Univ. de Notre Dame | UND | |
Acetona | VWR International | BDH1101-4LP | |
Etilenodiamina | VWR International | AAA12132-0F | 99% 2,5 L |
Tolueno | VWR International | 200004-418 | 99,8%, anidro |
Mercúrio | Strem Chemicals, Inc. | 93-8046 | |
De metal de potássio (K) | Strem Chemicals, Inc. | 19-1989 | Selados em ampola de vidro sob Ar |
Germânio pó (Ge) | VWR International | AA10190-18 | GERM PWR -100 MESH 99,999% 50G |
Bistrimetylsilylacetylene, (Me 3 SiC ≡ CCSiMe 3) | Fischer Scientific | AC182010100 | |
18-coroa-6 (1,4,7,10,13,16-Hexaoxacyclooctadecane) | VWR International | 200001-954 | 99%, 25 gm |
2,2,2-cripta (4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1, 10 diazabiciclo [8.8.8] hexacosane) | Sigma Aldrich | 291110-1G | 98% |
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