Соли висмута(III) с малоновой кислотой: синтез, структура и свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследован процесс осаждения висмута(III) из хлорнокислых растворов при добавлении к ним малоновой кислоты в зависимости от молярного отношения малонат-ионов к висмуту в системе. Синтезирован основной малонат висмута BiОН(C3H2O4) (соединение I) и одинаковые по составу, но разные по структуре малонаты висмута, содержащие молекулу воды: Bi(C3H2O4)(C3H3O4)H2O (II) и [Bi(C3H2O4)(C3H3O4)] ∙ H2O (III). Основной малонат висмута получен в рентгеноаморфном виде, для двух других соединений методом рентгеноструктурного анализа определены кристаллические структуры. В соединении II молекула воды координирует висмут и является лигандом, а в соединении III – нет. Оба соединения являются одномерными (1D) координационными полимерами. После прокаливания соединений II и III при 120°С в результате дегидратации образуется безводный малонат висмута состава Bi(C3H2O4)(C3H3O4) (IV). Соединения I–IV охарактеризованы методами ИК-спектроскопии, термического анализа, порошковой дифрактометрии, их состав подтвержден методом элементного анализа. Рассмотрены особенности строения полимеров II и III, проведен топологический анализ электронной плотности контактов Bi–O, выделены основные и вторичные связи в координационных полиэдрах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Тимакова

Институт химии твердого тела и механохимии CО РАН; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: timakova@solid.nsc.ru
Россия, ул. Кутателадзе, 18, Новосибирск, 630090; пр-т К. Маркса, 20, Новосибирск, 630073

Т. В. Рыбалова

Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН

Email: timakova@solid.nsc.ru
Россия, пр-т Академика Лаврентьева, 9, Новосибирск, 630090

И. В. Мирзаева

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

Email: timakova@solid.nsc.ru
Россия, пр-т Академика Лаврентьева, 3, Новосибирск, 630090

Т. Н. Дребущак

Институт химии твердого тела и механохимии CО РАН

Email: timakova@solid.nsc.ru
Россия, ул. Кутателадзе, 18, Новосибирск, 630090

Список литературы

  1. Keogan D., Griffith D. // Molecules. 2014. V. 19. P. 15258. https://doi.org/10.3390/molecules190915258
  2. Wang R., Li H., Ip T.K.-Y. et al. // Adv. Inorg. Chem. 2020. V. 75. P. 183. https://doi.org/10.1016/bs.adioch.2019.10.011
  3. Briand G.G., Burford N. // Chem. Rev. 1999. V. 99. P. 2601. https://doi.org/1021/cr980425s
  4. Zhou J.J., Shi X., Zheng S.P. et al. // Helicobacter. 2020. V. 25. P. 12755. https://doi.org/10.1111/hel.12755
  5. Тимакова Е.В., Бунькова Е.И., Афонина Л.И. и др. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 7. С. 857. https://doi.org/10.31857/S0044461821070069
  6. Усольцев А.Н., Шенцева И.А., Шаяпов В.Р. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1765. https://doi.org/10.31857/S0044457X2260102X
  7. Barszcz B., Masternak J., Kowalik M. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 443. 213935. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2021.213935
  8. Ng S.W. // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. 2021. V. 77. P. 740. https://doi.org/10.1107/s2053229621011888
  9. Сережкин В.Н., Артемьева М.Ю., Сережкина Л.Б. и др. // Журн. неорган. химии. 2005. Т. 50. № 7. С. 1106. Serezhkin V.N., Artem'eva M.Yu., Serezhkina L.B. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2005. V. 50. № 7. P. 1019.
  10. Сережкин В.Н., Медведков Я.А., Сережкина Л.Б. и др. // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 6. С. 978. https://doi.org/10.7868/S0044453715060254
  11. Сережкин В.Н., Рогалева Е.Ф., Шилова М.Ю. и др. // Журн. физ. химии. 2018. Т. 92. № 8. С. 1289. https://doi.org/10.7868/S0044453718080149
  12. Timakova E.V., Afonina L.I., Drebushchak T.N. et al. // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. 2023. V. 79. P. 409. https://doi.org/10.1107/s2053229623008124
  13. Kolitsch U. // Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 2003. V. 59. P. m501. https://doi.org/10.1107/s0108270103023618
  14. Tortet L., Monnereau O., Roussel P. et al. // J. Phys. IV (Proc.). 2004. V. 118. P. 43. https://doi.org/10.1051/jp4:2004118005
  15. Rivenet M., Roussel P., Abraham F. // J. Solid State Chem. 2008. V. 181. P. 2586. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2008.06.031
  16. Groom C.R., Allen F.H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. P. 662. https://doi.org/10.1002/anie.201306438
  17. Shetu S.A., Sanchez-Palestino L.M., Rivera G. et al. // Tetrahedron. 2022. V. 129. P. 133117. https://doi.org/10.1016/j.tet.2022.133117
  18. Kim Y.-S. // BMB Rep. 2002. V. 35. P. 443. https://doi.org/10.5483/BMBRep.2002.35.5.443
  19. Власов Б.Я., Карелина Л.Н. // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2011. № 1. С. 216.
  20. Небольсин В.Е. Пат. РФ № 2685277 C1 // Бюл. изобр. 2019. № 11.
  21. Sundvall B. // Acta Chem. Scand. 1980. V. 34A. P. 93. https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.34a-0093
  22. Sheldrick G.M. // SADABS Progr. scaling Correct. Area Detect. data 1996. https://www.scienceopen.com/document?vid=5cab3651-c60c-4e6d-89cc-c55396e9e2dc
  23. Sheldrick G.M. // Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Adv. 2015. V. 71. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1107/S2053273314026370
  24. Sheldrick G.M. // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. 2015. V. 71. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1107/S2053229614024218
  25. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J. et al. // J. Appl. Crystallogr. 2009. V. 42. P. 339. https://doi.org/10.1107/S0021889808042726
  26. Macrae C.F., Sovago I., Cottrell S.J. et al. // J. Appl. Crystallogr. 2020. V. 53. P. 226. https://doi.org/10.1107/S1600576719014092
  27. Weil M., Missen O.P., Mills S.J. // Acta Crystallogr., Sect. E: Crystallogr. Comm. 2023. V. 79. № 12. P. 1223. https://doi.org/10.1107/S205698902301023X
  28. BAND: SCM, Vrije Universiteit, Theoretical Chemistry: Amsterdam, The Netherlands, http://www.scm.com.
  29. Van Lenthe E., Baerends E.J. // J. Comput. Chem. 2003. V. 24. P. 1142. https://doi.org/10.1002/jcc.10255
  30. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  31. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. // J. Comput. Chem. 2011. V. 32. P. 1456. https://doi.org/10.1002/jcc.21759
  32. Van Lenthe E., Van Leeuwen R., Baerends E.J. et al. // Int. J. Quantum Chem. 1996. V. 57. P. 281. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-461X(1996)57:3<281::AID-QUA2>3.0.CO;2-U
  33. Bader R.F.W. // Chem. Rev. 1991. V. 91. № 5. P. 893. https://doi.org/10.1021/cr00005a013
  34. Savin A., Jepsen O., Flad J. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 1992. V. 31. № 2. P. 187. https://doi.org/10.1002/anie.199201871
  35. Kowalik M., Masternak J., Brzeski J. et al. // Polyhedron. 2022. V. 219. 115818. https://doi.org/10.1016/j.poly.2022.115818
  36. Hartshorn R.M., Hey-Hawkins E., Kalio R. et al. // Pure Appl. Chem. 2007. V. 79. № 10. P. 1779. https://doi.org/10.1351/pac200779101779
  37. Espinosa E., Molins E., Lecomte C. // Chem. Phys. Lett. 1998. V. 285. Is. 3-4. P. 170. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(98)00036-0
  38. Macoas E.M.S., Fausto R., Lundell J. et al. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. P. 11725. https://doi.org/10.1021/jp002853j
  39. Tarakeshwar P., Manogaran S. // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 1996. V. 362. P. 77. https://doi.org/10.1016/0166-1280(95)04375-6
  40. Caires F.J., Lima L.S., Carvalho C.T. et al. // Thermochim. Acta. 2010. V. 497. P. 35. https://doi.org/10.1016/j.tca.2009.08.013
  41. Ristova M., Petrusevski G., Raskovska A. et al. // J. Mol. Struct. 2009. V. 924–926. P. 93. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2008.12.010
  42. Mathew V., Jacob S., Xavier L. et al. // J. Rare Earths. 2012. V. 30. P. 245. https://doi.org/10.1016/s1002-0721(12)60039-8
  43. Brusau E.V., Narda G.E., Pedregosa J.C. et al. // Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2002. V. 58. P. 1769. https://doi.org/10.1016/s1386-1425(01)00630-8
  44. Deacon G. // Coord. Chem. Rev. 1980. V. 33. P. 227. https://doi.org/10.1016/s0010-8545(00)80455-5
  45. Xiao J., Zhang H., Xia Y. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 39861. https://doi.org/10.1039/c6ra03055f
  46. Nakamoto K. Infrared and Raman spectra of inorganic and coordination compounds, part B: applications in coordination, organometallic, and bioinorganic chemistry. New Jersey: John Wiley Sons, 2009. https://doi.org/10.1002/9780470405888

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение
Скачать (202KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Дифрактограммы малонатов висмута, полученных осаждением из хлорнокислых растворов, при n = 1 (1), 5 (2), 10 (3), а также образца (2), выдержанного при 120°С в течение 2 ч (4).

Скачать (47KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Изображения СЭМ малонатов висмута, полученных из хлорнокислых растворов: а – соединение I, б – соединение II, в – соединение III; n = 1 (а), 5 (б), 10 (в).

Скачать (326KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Фрагменты структур II (а) и III (б) с независимой частью с тепловыми эллипсоидами 50%-й вероятности. Пронумерованы только атомы независимой части и атомы О, координирующие висмут (коды симметрии см. в табл. 1). Атомы Н изображены с произвольным радиусом, водородная связь показана голубым пунктиром.

Скачать (243KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Фрагменты структуры II: а – цепочка координационных полиэдров; б – соседние цепочки полиэдров, соединенные водородными связями (показаны голубым пунктиром), пронумерованы атомы О, участвующие в образовании водородных связей (коды симметрии не указаны).

Скачать (327KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Фрагменты структуры III: а – цепочка координационных полиэдров; б – соседние цепочки полиэдров, соединенные водородными связями (показаны голубым пунктиром), пронумерованы атомы О, участвующие в образовании водородных связей (коды симметрии не указаны).

Скачать (250KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Структура II в окрестности атома Bi (а) с нумерацией атомов (коды симметрии см. в табл. S5) и распределение функции ELF в плоскости атомов Bi1–O5–O1 с изоповерхностью ELF = 0.42 (б), показывающей стерически активную электронную пару на Bi (LP). Координационный полиэдр Bi включает только атомы, связанные с Bi основными связями. Пунктирные линии соответствуют второстепенным связям.

Скачать (359KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Структура III в окрестности атома Bi (а) с нумерацией атомов (коды симметрии см. в табл. S5) и распределение функции ELF в плоскости атомов Bi1–O3–O1 с изоповерхностью ELF = 0.42 (б). Пунктирные линии соответствуют второстепенным связям.

Скачать (350KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Кривые ТГ (1), ДСК (2) и масс-спектры для m / z = 18 (3), 44 (4) соединения II.

Скачать (116KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Кривые ТГ (1), ДСК (2) и масс-спектры для m / z = 18 (3), 44 (4) соединения III.

Скачать (120KB)
Метаданные
12. Рис. 10. Кривые ТГ (1), ДСК (2) и масс-спектры для m / z = 18 (3), 44 (4) соединения IV.

Скачать (114KB)
Метаданные
13. Рис. 11. ИК-спектры малоновой кислоты (1) и малонатов висмута I (2), II (3), III (4) и IV (5).

Скачать (201KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025