ze związkami o wysokim stopniu sfluoryzowania.

Prezentacja na temat: "ze związkami o wysokim stopniu sfluoryzowania."— Zapis prezentacji:

1 ze związkami o wysokim stopniu sfluoryzowania.
Analiza własności utleniających AgF2 w stosunku do rozmaitych organicznych grup funkcyjnych i próby syntezy adduktów AgF2 ze związkami o wysokim stopniu sfluoryzowania. Dorota Grzybowska Promotor i opiekun pracy: dr hab. Wojciech Grochala Pracownia Oddziaływań Międzycząsteczkowych WPROWADZENIE AgF Powstawanie kryształków żółtego AgF jest doskonałym próbnikiem reakcji redukcji brązowego AgF2 (obserwacje pod wbudowanym w glovebox mikroskopem, powiększenie do 320x) (Rys. 4) WYNIKI Rys. 4. AgF2 Rys. 1 2,07 Å 2,58 Å Fluorki AgII są izoelektronowe z tlenkami CuII [1]; dyskutowano możliwość wysokotemperaturowego nadprzewodnictwa w tych związkach Zastosowana metodologia pozwala jednoznacznie stwierdzić, czy wybrana grupa funkcyjną reaguje z AgF2 (związki organiczne pozbawione są protonów C-H, które z łatwościa uległyby utlenieniu przez AgF2). Wszystkie związki organiczne charakteryzują się wysokim stopniem sfluoryzowania, ponieważ AgF2 fluoryzuje wiązanie C-H. AgF2 nie reaguje z C6F6 ani jego pochodnymi nawet w ich temperaturze wrzenia (C5F5N, C3N3F3, C6F4O2), mimo że jest silniejszym utleniaczem niż Ni2F5 . Ni2F5 utlenia C6F6 do C6F12[6]. Binarny AgF2 jest zbudowany z pofałdowanych warstw [AgF2] (rys. 1); koordynacja atomu AgII otoczonego przez 6 atomów F to wydłużony oktaedr[2] Większość użytych związków jest cieczami lub niskotopliwymi ciałami stałymi. W celu umożliwienia reakcji mieszanina stałych reagentów była ogrzewana powyżej temperatury topnienia związków organicznych. AgF2 nie utlenia także fluoronitrobenzenu (C6F5NO2), ani fluorku sulfonylu (C8F17SO2F), mimo prowadzenia reakcji w podwyższonej temperaturze. AgF2 – pod ciśnieniem 15 GPa następuje wypłaszczenie warstw [AgF2] (obliczenia teoretyczne[3]), co powinno promować nadprzewodnictwo BADANE ZWIĄZKI Rys. 2 AgF2 nie tworzy w warunkach reakcji adduktów z tlenowymi i azotowymi zasadami Lewisa (wolne pary elektronowe azotu i tlenu w N(C2F5)3, C10F20O5, C8F16O). IV. Związki posiadające różne grupy funkcyjne I. Fluorobenzen i jego analogi KONCEPT AgF2 ulega redukcji do Ag2S (Rys. 5) pod wpływem działania C6F5NCS (równ. 1), inicjuje złożoną polimeryzację C6F5CN (równ. 2) oraz gwałtownie fluoryzuje P(C6F5)3 dając mieszaninę różnych związków PV (równ. 3). W 1998 zsyntetyzowano UFO (Uranium Fluorides from Oxford)[4] – pierwsze Warstwowe Hybrydy Organiczno - Nieorganiczne (WHON) (rys. 2) Rys. 5. Ag2S Hipoteza: mogłyby istnieć analogiczne WHON, zbudowane z płaskich warstw [AgF2] oddzielonych nieutlenialnymi związkami organicznymi obdarzonymi wolną parą elektronową (rys. 3) II. Związki zawierające N, S, O lub P w łańcuchu lub pierścieniu Rys. 3 PŁASKA WARSTWA AgF2 NIEUTLENIALNA ZASADA LEWISA AgF2 nie reaguje ze związkami posiadającymi kowalencyjne wiązania z Cl czy Br (CCl4, C6F4Br2, C4F8Br2), natomiast łatwo rozrywa wiązanie C-I w C6F4I2 i C4F8I2 AgF2 gwałtownie reaguje ze związkami, które są źródłem protonu, takimi jak kwasy słabe (CF3CONH2), średniej mocy (CF3COOH), a nawet bardzo mocne (CF3SO3H). Zaskakujące jest, że alkohol 3orzędowy C4F9OH nie poddaje się działaniu AgF2. Pomysł: za pomocą przemian chemicznych uzyskać podobny efekt (wypłaszczenie warstw AgF2), jaki daje zastosowanie wysokiego ciśnienia V. Kwasy – związki zawierające grupy –OH i –NH WNIOSKI Do skonstruowania WHON nie nadają się substancje zawierające jakikolwiek proton (w tym kwasy -OH, -NH) AgF2 jest bardzo silnym utleniaczem i jego reaktywność wobec organicznych grup funkcyjnych[5] nie została dostatecznie zbadana, dlatego konieczne było przeprowadzenie szeregu reakcji dla różnych związków organicznych. ZAKRES I CELE PRACY Głównym elementem jest wytypowanie grupy związków, które nie poddają się utlenianiu przez AgF2 (potencjalnych kandydatów na utworzenie organicznej warstwy w WHON) Odporność chloro- i bromopochodnych jest prawdopodobnie spowodowana bardzo wolną kinetyką reakcji III. Alifatyczne i aromatyczne chlorowcopochodne Związki posiadające wolne pary elektronowe na tlenie i azocie są dobrymi kandydatami do utworzenia organicznej warstwy w WHON, jednak konieczne jest opracowanie metody interkalacji zasad Lewisa pomiędzy warstwy AgF2. Warto przeprowadzić próby syntezy w środowisku ciekłego, bezwodnego HF (do reakcji z użyciem HF konieczna jest specyficzna aparatura, pokryta perfluoropolimerami) METODOLOGIA BADAŃ Świeżo zsyntetyzowany, bardzo reaktywny AgF2 pochodził z laboratorium prof. B. Žemvy w Ljubljanie (Słowenia) Ciemnobrązowy AgF2 rozkłada się błyskawicznie pod wpływem H2O do czarnego Ag2O, dlatego wszystkie operacje (w tym ogrzewanie) prowadzone były wewnątrz gloveboxu (atmosfera czystego Ar, zawartość H2O i O2 < 0,1 ppm) Ze względu na silne właściwości utleniające AgII do pracy z AgF2 używano jedynie narzędzi pokrytych ochronną warstwą teflonu; rurki teflonowe służyły jako naczynka reakcyjne. WYBRANA LITERATURA [1] W. Grochala, R. Hoffmann, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. (2001) 40, 2743. [2] A. Jesih, K. Lutar, B. Žemva, B.G. Müller et al. Anorg. Allg. Chem (1990) 588, 77. [3] J. Romiszewski, W. Grochala, L. Z. Stolarczyk, J. Phys.: Cond. Matter. (2006) 19, [4] R. J. Francis, P. S. Halasyamani, D. O’Hare, Chem. Mater. (1998) 10, 3131. [5] A. D. Rausch, R. A. Davis, D. W. Osborne, J. Org. Chem. (1963) 28, 494. [6] M. Tramšek, B. Žemva, Acta Chim. Sloven. (2002) 49, 209. Przedstawione tu rezultaty zostaną zaprezentowane na XV Europejskim Sympozjum Chemii Fluoru w Pradze w dniach lipca 2007 Chemia UW