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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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