Дыня (химия)
В химии звеньев , дыня — это соединение углерода азота , до и водорода сих пор несколько неопределенного состава, состоящее в основном из гептазиновых связанных и замкнутых аминогруппами и мостиками ( –NH– , =NH , –NH
2 и др.). [2] Это бледно-желтое твердое вещество, нерастворимое в большинстве растворителей. [1]
Тщательное исследование 2001 года указывает на формулу C.
60 Н
91 ч.
33 , состоящий из десяти имино - гептазиновых звеньев, соединенных в линейную цепь аминомостиками; то есть H(–C
6 Н
88Ч
2 )–NH–)
10 (Нью-Хэмпшир)
2 ) . [1] Однако другие исследователи по-прежнему предлагают другие структуры.
Дыня — старейшее известное соединение гептазина С.
6 Н
7 ядро, описанное в начале 19 века. До недавнего времени он мало изучался, пока не был признан выдающимся фотокатализатором и возможным предшественником нитрида углерода . [2]
История
[ редактировать ]В 1834 году Либих описал соединения, которые назвал меламин , мелам и дыня. [3] [4]
Долгое время этому соединению уделялось мало внимания из-за его нерастворимости. В 1937 году Лайнус Полинг показал с помощью рентгеновской кристаллографии , что структура дыни и родственных соединений содержит конденсированные триазиновые кольца. [4]
В 1939 г. К. Э. Редемам и др. предложили структуру, состоящую из 2-аминогептазиновых звеньев, соединенных аминными мостиками через атомы углерода 5 и 8. [1] Структура была пересмотрена в 2001 году Т. Комацу , предложившим таутомерную структуру. [1] [4]
Подготовка
[ редактировать ]Соединение можно экстрагировать из твердого остатка термического разложения тиоцианата аммония NH.
4 СХН при 400 °С. [1] [5] (С другой стороны, термическое разложение твердого мелема дает графитоподобный материал CN. [6] )
Структура и свойства
[ редактировать ]
По мнению Комацу, охарактеризованная форма дыни состоит из олигомеров, которые можно описать как конденсацию 10 единиц мелемного таутомера с потерей аммиака NH.
3 . В этой структуре звенья 2-иминогептазина соединены аминомостиками от углерода 8 одного звена к азоту 4 следующего звена. Данные рентгеновской дифракции и другие данные указывают на то, что олигомер является плоским, а треугольные ядра гептазина имеют чередующуюся ориентацию. [1]
Кристаллическая структура дыни ромбическая , с расчетными константами решетки a = 739,6 пм , b = 2092,4 пм и c = 1295,4 пм. [1]
Полимеризация и разложение
[ редактировать ]При нагревании до 700 °C дыня превращается в высокомолекулярный полимер, состоящий из более длинных цепей с одинаковым мотивом. [1]
Хлорирование
[ редактировать ]Дыню можно превратить в 2,5,8-трихлоргептазин , полезный реагент для синтеза или производные гептазина. [5]
Приложения
[ редактировать ]Фотокатализ
[ редактировать ]В 2009 году Синьчэнь Ван и другие заметили, что дыня действует как катализатор расщепления воды на водород и кислород или преобразования CO.
2 обратно в топливо , используя энергию солнечного света . , не содержащий металлов Это был первый фотокатализатор , и было замечено, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с предыдущими соединениями, включая низкую стоимость материала, простой синтез, незначительную токсичность, исключительную химическую и термическую стабильность. Обратной стороной является его скромная эффективность, которую, однако, кажется, можно улучшить путем легирования или наноструктурирования . [7] [2]
Прекурсор нитрида углерода
[ редактировать ]Другая волна интереса к дыне произошла в 1990-х годах, когда теоретические расчеты показали, что β- C
3 Н
4 — гипотетическое соединение нитрида углерода, структурно аналогичное β- Si
3 Н
4 — может быть тверже алмаза . Дыня, по-видимому, была хорошим предшественником другой формы материала — «графитового» нитрида углерода или g- C.
3 Н
4 . [2]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Тамикуни Комацу (2001)> «Первый синтез и характеристика циамелуровых высоких полимеров». Макромолекулярная химия и физика , том 202, выпуск 1, страницы 19-25. doi : 10.1002/1521-3935(20010101)202:1<19::AID-MACP19>3.0.CO;2-G
- ^ Jump up to: а б с д Фабиан Карл Кесслер (2019), Структура и реакционная способность соединений на основе s-триазина в химии C/N/H . Докторская диссертация, Факультет химии и фармации, Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана
- ^ Дж. Либих (1834): Annals Pharmacie , 10, 1.
- ^ Jump up to: а б с Элизабет К. Уилсон (2004), «Старая молекула, новая химия. Давно загадочные гептазины начинают находить применение в производстве материалов из нитрида углерода». Chemical & Engineering News , 26 мая 2004 г. Доступ к онлайн-версии осуществлен 30 июня 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Дейл Р. Миллер, Дейл К. Свенсон и Эдвард Г. Гиллан (2004): «Синтез и структура 2,5,8-триазидо-s-гептазина: энергичного и люминесцентного предшественника нитридов углерода, богатых азотом». Журнал Американского химического общества , том 126, выпуск 17, страницы 5372-5373. два : 10.1021/ja048939y
- ^ Барбара Юргенс, Элизабет Ирран, Юрген Зенкер, Питер Кролл, Хелен Мюллер, Вольфганг Шник (2003): «Мелем (2,5,8-триамино-три-с-триазин), важный промежуточный продукт во время конденсации меламиновых колец в графит Нитрид углерода: синтез, определение структуры методом порошковой рентгеновской дифрактометрии, твердое тело ЯМР и теоретические исследования». Журнал Американского химического общества , том 125, выпуск 34, страницы 10288-10300. два : 10.1021/ja0357689
- ^ Синьчен Ван, Казухико Маэда, Арне Томас , Казухиро Таканабе, Ган Синь, Йохан М. Карлссон, Казунари Домен и Маркус Антониетти (2009): «Безметалловый полимерный фотокатализатор для производства водорода из воды в видимом свете», Nature Materials том 8, страницы 76-80. два : 10.1038/nmat2317