Уильям Дж. Эванс (химик)

Уильям Дж. Эванс — заслуженный профессор Калифорнийского университета в Ирвайне, специализирующийся на неорганической и металлоорганической химии тяжелых металлов, особенно редкоземельных металлов (т.е. Sc, Y и лантаноидов), актинидов и висмута. Он опубликовал более 500 рецензируемых научных статей по этим темам.

Эванс родился в Мэдисоне, штат Висконсин , и вырос в Меномони-Фолс, штат Висконсин. Он получил степень бакалавра наук в Университете Висконсин-Мэдисон в 1969 году, где проводил студенческие исследования по химии пентаборана под руководством профессора Дональда Ф. Гейнса. Впоследствии он учился в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе , где в 1973 году получил степень доктора философии. Его докторские исследования по синтезу металлокарборанов проводились под руководством профессора М. Фредерика Хоторна . Он проводил постдокторские исследования в Корнельском университете по синтезу фосфитных комплексов переходных металлов под руководством профессора Эрла Л. Муэттертиса .

Эванс начал свою независимую исследовательскую карьеру в 1975 году в Чикагском университете . Он выбрал область исследований, совершенно отличную от его образования и опыта, а именно химию редкоземельных металлов и актинидов, с центральным тезисом о том, что особые свойства этих металлов должны привести к уникальной химии. Он использовал исследовательский синтез для создания новых молекулярных видов с соответствующей координационной средой, позволяющей получить доступ к специальной химии этих металлов. После получения должности в Чикаго в 1982 году он был принят на работу в Калифорнийский университет в Ирвайне, где он был профессором с 1983 года. Среди его недавних достижений в UCI — открытие молекулярных разновидностей, содержащих девять новых состояний окисления редкоземельных элементов и актинидов.

Эванс - один из немногих людей, получивших награды Американского химического общества (ACS) как в области неорганической, так и в области металлоорганической химии. Он также получил премию сэра Эдварда Франклина и премию столетия Королевского химического общества, премию Фрэнка Спеддинга за выдающиеся достижения в области науки и технологий редких земель, премию Terrae Rarae Общества Tage der Seltenen Erden в Германии, Премия Ричарда К. Толмана отделения ACS Южной Калифорнии, Специальная награда за расширение творческих способностей от Национального научного фонда, награда UCI за выдающиеся достижения в области исследований и награда UCI за выдающийся вклад в области физических наук в высшее образование. Он также был удостоен высшей награды факультета UCI - Премии за выдающиеся достижения факультета. Недавно он был назначен директором Квантового института Эддлмана при Калифорнийском университете и активно продвигал междисциплинарную квантовую науку.

Исследования

Эванс первоначально исследовал методы паров металлов для получения новых классов комплексов лантаноидов в степени окисления 0. Пытаясь охарактеризовать эти продукты, он идентифицировал первые кристаллографически охарактеризованные гидриды лантаноидов [(C ₅ H ₅ ) ₂ (THF)Ln(μ-H)] ₂ (Ln = редкоземельный металл) и первый растворимый металлоорганический комплекс самарий в степени окисления +2, (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm(THF) ₂ . Последний комплекс продемонстрировал, что комплексы лантаноидов могут осуществлять активацию малых молекул уникальными способами, например, путем восстановительной гомологизации трех молекул CO до (O ₂ CC=C=O) ^2- . Десольватация (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm(THF) ₂ образовала первый изогнутый металлоцен без других лигандов (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm.

Декаметилсамароцен, как его называли, был неожиданным, поскольку ранее считалось, что большие циклооктатетраенильные кольца необходимы вместе с лантанидами и актинидами для образования двухкольцевых металлоценов. (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm был еще более необычен тем, что имел изогнутую геометрию вместо параллельной плоской ферроценоподобной структуры, ожидаемой для простого ионного комплекса иона +2 с двумя большими анионными циклопентадиенильными кольцами.

(C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm впервые выявило диазотный комплекс редкоземельного металла [(C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm] ₂ (μ-η ² :или ² -Н ₂ ). Что еще более важно, это был первый пример копланарного расположения динитрога с двумя атомами металла. Предыдущие комплексы M ₂ N ₂ имели геометрию бабочки, в которой каждый металл мог взаимодействовать с перпендикулярной пи-связью N-N.

Последующие исследования восстановления динитрогена на основе лантаноидов привели к более чем сороку кристаллографически охарактеризованным примерам ранее беспрецедентного плоского M ₂ (μ-η ² :или ² -N ₂ ) структур. Эти исследования также привели к первым примерам комплексов (N ₂ ) ^3- и (НЕТ) ^2- анионы-радикалы. В сотрудничестве с профессором Джеффри Р. Лонгом (N ₂ ) ^3- Было обнаружено, что комплексы составляют новый класс одномолекулярных магнитов.

Sm , проведенное Эвансом, _{Синтетическое исследование (C 5} Me ₅ ) ₂ привело к открытию ряда стерически перегруженных трис(пентаметилциклопентадиенил) (C ₅ Me ₅ ) ₃ M комплексов (M = редкоземельные элементы и актинид). Раньше считалось, что три из этих крупных лигандов не могут поместиться ни в одном металле. Это открытие имело важное значение, поскольку длины связей металл-лиганд в этих комплексах были на 0,1 Å длиннее обычных расстояний. Простерически скученные комплексы (C ₅ Me ₅ ) ₃ M демонстрируют химию восстановления, называемую стерически индуцированным восстановлением (SIR), а также η ¹ -алкильная реакционная способность.

Дальнейшие исследования восстановления диазота привели к синтезу первых кристаллографически охарактеризованных молекулярных комплексов, содержащих Pr. ²⁺ , Б-г ²⁺ , Тб ²⁺ , Хо ²⁺ , И ²⁺ , Эр ²⁺ и Лу ²⁺ ионы. Эти новые ионы лантаноидов неожиданно имели 4f ^н 5д ¹ электронные конфигурации, а не обычные 4f ^п+1 конфигурация, созданная путем сокращения 4f ^н Лн ³⁺ ионы Eu, Yb, Sm, Tm Dy и Nd. Первые молекулярные комплексы U ²⁺ и че ²⁺ были также обнаружены в лаборатории Эванса. В Че ²⁺ случае комплекс содержал первый образец любого иона с 6d ² электронная конфигурация. Это конфигурация, ожидаемая для ионов сверхтяжелых металлов, таких как Rf. ²⁺ и Дб ³⁺ .