stringtranslate.com

Пентазол

Пентазол — ароматическая молекула, состоящая из пятичленного кольца со всеми атомами азота , один из которых связан с атомом водорода . Он имеет молекулярную формулу HN 5 . Хотя, строго говоря, пентазол является гомоциклическим неорганическим соединением , исторически его классифицировали как последнее в ряду гетероциклических азольных соединений, содержащих от одного до пяти атомов азота. Этот набор содержит пиррол , имидазол , пиразол , триазолы , тетразол и пентазол.

Производные

Замещенные аналоги пентазола известны под общим названием пентазолы. Как класс, они являются нестабильными и часто очень взрывоопасными соединениями. Первым синтезированным пентазолом был фенилпентазол, в котором пентазольное кольцо высоко стабилизировано за счет сопряжения с фенильным кольцом. Производное 4-диметиламинофенилпентазол является одним из самых стабильных известных соединений пентазола, хотя оно все еще разлагается при температурах выше 50 °C. Известно, что электронодонорные группы стабилизируют соединения арильного пентазола. [2]

Ионы

Циклический катион пентазолия ( N+
5) неизвестен из-за его вероятного антиароматического характера; тогда как катион пентазения с открытой цепью ( N+
5) известно. Батлер и др. впервые продемонстрировали наличие циклического N−
5в растворе через разложение замещенных арилпентазолов при низкой температуре. Присутствие N
5Н и Н−
5(удерживаемый в растворе посредством взаимодействия с ионами цинка) был доказан в первую очередь с использованием методов ЯМР 15 N продуктов разложения. [3] Эти результаты были первоначально оспорены некоторыми авторами, [4] но последующие эксперименты, включающие подробный анализ продуктов разложения, дополненные вычислительными исследованиями, подтвердили первоначальный вывод. [5] [6] [7] Ожидается, что анион пентазолида не будет существовать дольше нескольких секунд в водном растворе без помощи комплексообразующих агентов. Открытие пентазолов подстегнуло попытки создать соли, полностью состоящие из азота, такие как N+
5Н−
5, которые должны быть весьма эффективными видами топлива для космических полетов .

В 2002 году анион пентазолата был впервые обнаружен с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением [8] . В 2016 году ион был также обнаружен в растворе. [9] В 2017 году были объявлены белые кубические кристаллы соли пентазолата, (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl. В этой соли N−
5Кольца плоские. Длины связей в кольце составляют 1,309 Å, 1,310 Å, 1,310 Å, 1,324 Å и 1,324 Å. [10] При нагревании соль стабильна до 117 °C, а выше этой температуры она разлагается на азид аммония . [10] В условиях экстремального давления был также синтезирован ион пентазолата. Впервые он был получен в 2016 году в форме соли CsN5 путем сжатия и лазерного нагрева смеси CsN3, внедренной в молекулярный N2 , при 60 ГПа. После сброса давления он был обнаружен метастабильным до 18 ГПа. [11] В 2018 году другая группа сообщила о синтезе LiN5 под высоким давлением выше 45 ГПа из чистого лития, окруженного молекулярным азотом. Это соединение может сохраняться вплоть до условий окружающей среды после полного сброса давления. [12]

Ссылки

  1. ^ "1H-Pentazole - PubChem Public Chemical Database". Проект PubChem . США: Национальный центр биотехнологической информации.
  2. ^ Burke, LA; Fazen PJ (декабрь 2009 г.). «Корреляционный анализ взаимопревращений и реакций потери азота арилпентазенов и пентазолов, полученных из арилдиазония и азид-ионов». Международный журнал квантовой химии . 109 (15): 3613–3618. Bibcode : 2009IJQC..109.3613B. doi : 10.1002/qua.22408.
  3. ^ Батлер, Р. Н.; Стивенс, Джон К.; Берк, Люк А. (2003). «Первое поколение пентазола (HN5, пентазоловая кислота), конечный азол и соль пентазолата цинка в растворе: новое N-деарилирование 1-(п-метоксифенил)пиразолов, 2-(п-метоксифенил)тетразола и применение методологии к 1-(п-метоксифенил)пентазолу». Chemical Communications (8): 1016–1017. doi :10.1039/b301491f. PMID  12744347.
  4. ^ Schroer T, HaigesR, Schneider S, Christe KO (2004-12-31). «Гонка за первым поколением пентазолят-аниона в растворе далека от завершения». Chemical Communications (12): 1607–9. doi :10.1039/B417010E. PMID  15770275.
  5. ^ Butler RN, Hanniffy JM, Stephens JC, Burke LA (2008-01-31). "N-деарилирование церий-аммонийнитратом N-Np-анисилазолов, применяемое к пиразольным, триазольным, тетразольным и пентазольным кольцам: высвобождение родительских азолов. Генерация нестабильного пентазола, HN5/N5-, в растворе" (PDF) . Журнал органической химии . 73 (4): 1354–1364. doi :10.1021/jo702423z. PMID  18198892.
  6. ^ Perera SA, Gregusová A, Bartlett RJ (2009-04-01). «Первые расчеты значений J 15N−15N и новые расчеты химических сдвигов для систем с высоким содержанием азота: комментарий к длительному поиску HN5 и его пентазольного аниона». Журнал физической химии A . 113 (13): 3197–3201. Bibcode :2009JPCA..113.3197P. doi :10.1021/jp809267y. PMID  19271757.
  7. ^ «Открытие Голуэя впереди всего мира». The Irish Times. 13 августа 2009 г.
  8. ^ Видж, Ашвани; Павлович, Джеймс Г.; Уилсон, Уильям У.; Видж, Вандана; Кристи, Карл О. (2002). "Экспериментальное обнаружение аниона пентаазациклопентадиенида (пентазолата), цикло-N 5 − ". Angewandte Chemie International Edition . 41 (16): 3051–3054. doi :10.1002/1521-3773(20020816)41:16<3051::AID-ANIE3051>3.0.CO;2-T. PMID  12203455.
  9. ^ Базанов, Борис; Гейгер, Узи; Кармиэли, Раанан; Гринштейн, Дэн; Велнер, Шмуэль; Хаас, Иегуда (2016). «Обнаружение Cyclo-N 5 − в растворе ТГФ». Angewandte Chemie, международное издание . 55 (42): 13233–13235. дои : 10.1002/anie.201605400. ПМИД  27385080.
  10. ^ ab Zhang, Chong; Sun, Chengguo; Hu, Bingcheng; Yu, Chuanming; Lu, Ming (26 января 2017 г.). "Синтез и характеристика пентазолятного аниона цикло -N5ˉ в (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl". ​​Science . 355 (6323): 374–376. Bibcode :2017Sci...355..374Z. doi :10.1126/science.aah3840. PMID  28126812. S2CID  206651670.
  11. ^ Стил, Брэд А.; Ставроу, Элиссаиос; Кроухерст, Джонатан К.; Зауг, Джозеф М.; Пракапенко, Виталий Б.; Олейник, Иван И. (2016-12-06). "Синтез соли пентазолата под высоким давлением". Химия материалов . 29 (2): 735. arXiv : 1612.01918 . doi : 10.1021/acs.chemmater.6b04538. ISSN  0897-4756. S2CID  99194135.
  12. ^ Ланиэль, Д.; Век, Г.; Гайфф, Г.; Гарбарино, Г.; Лубейр, П. (2018-03-13). «Синтезированное под высоким давлением соединение пентазолата лития, метастабильное в условиях окружающей среды». The Journal of Physical Chemistry Letters . 9 (7): 1600–1604. doi :10.1021/acs.jpclett.8b00540. ISSN  1948-7185. PMID  29533665.