過ヨウ素酸塩

過ヨウ素酸塩
	; メタ過ヨウ素酸イオン
	; オルト過ヨウ素酸イオン
名前
	体系的なIUPAC名テトラオキソヨウ素酸塩(1−); ヘキサオキソヨウ素酸塩(5−)
識別子
CAS番号	15056-35-6 (メタ過ヨウ素酸塩) ;
3Dモデル（JSmol）	メタ過ヨウ素酸塩:インタラクティブ画像; オルト過ヨウ素酸塩:インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	146311 (メタ過ヨウ素酸塩); 5256770 (オルトヨウ素酸塩);
パブケム CID	167232 (メタ過ヨウ素酸塩); 6857432 (オルトヨウ素酸塩);
ユニ	B45A1BUM4Q (メタヨウ素酸塩) ;
	InChI メタ過ヨウ素酸塩: InChI=1S/HIO4/c2-1(3,4)5/h(H,2,3,4,5)/p-1 キー: KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-M; オルト過ヨウ素酸塩: InChI=1S/H5IO6/c2-1(3,4,5,6)7/h(H5,2,3,4,5,6,7)/p-5 キー: TWLXDPFBEPBAQB-UHFFFAOYSA-I;
	笑顔メタ過ヨウ素酸塩: [O-][I+3]([O-])([O-])[O-]; 正過ヨウ素酸塩: [O-][I+]([O-])([O-])([O-])([O-])[O-];
プロパティ
化学式	IO 4 − またはIO 6 5-
共役酸	過ヨウ素酸
関連化合物
その他の陰イオン	過塩素酸塩 ; 過臭素酸塩過 ; マンガン酸塩
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。インフォボックス参照

過ヨウ素酸塩（/ p ə ˈ r aɪ . ə d eɪ t / pə- RY -ə-dayt）は、ヨウ素と酸素からなる陰イオンである。これは、ヨウ素の多数のオキシアニオンの1つであり、ヨウ素が+7の酸化状態で存在するシリーズの中で最も高い。過塩素酸塩などの他の過ハロゲン酸塩とは異なり、メタ過ヨウ素酸塩IOの2つの形式で存在することができる。 ⁻
₄およびオルト過ヨウ素酸 塩IO⁵⁻⁶
₅₋₆. この点では、隣接グループのテルル酸イオンに匹敵します。テルル酸イオンは、いくつかの対イオンと結合して過ヨウ素酸塩を形成し、過ヨウ素酸塩は過ヨウ素酸塩とみなすこともできます。

過ヨウ素酸塩はハインリッヒ・グスタフ・マグヌスとCF・アマーミュラーによって発見され、1833年に初めて過ヨウ素酸を合成しました。^[1]

合成

古典的には、過ヨウ素酸塩は過ヨウ素酸水素ナトリウム（ Na ₃ H ₂ IO ₆）の形で最も一般的に生産されていました。 ^{[2]これは市販されていますが、}塩素と水酸化ナトリウムによるヨウ素酸塩の酸化によっても生成できます。^[3]または同様に、臭素と水酸化ナトリウムによるヨウ化物からの酸化によっても生成できます。

{\ce {{\overset {sodium\ iodate}{NaIO3}}+Cl2{}+4NaOH->Na3H2IO6{}+2NaCl{}+H2O}}

{\ce {NaI + 4 Br2 + 10 NaOH -> Na3H2IO6 + 8 NaBr + 4 H2O}}

現代の工業規模の生産には、次の標準電極電位を持つ二酸化鉛( PbO ₂ ) アノード上でのヨウ素酸塩の電気化学的酸化が含まれます。

{\ce {H5IO6 + H+ + 2e- -> IO3- + 3 H2O}}

E ° = 1.6V^[4]

メタ過ヨウ素酸塩は、通常、過ヨウ素酸水素ナトリウムを硝酸で脱水することによって製造される^[2]か、またはオルト過ヨウ素酸を真空下で100℃に加熱して脱水することによって製造される。

{\ce {Na3H2IO6 + 2 HNO3 -> NaIO4 + 2 NaNO3 + 2 H2O}}

{\ce {H5IO6 -> HIO4 + 2 H2O}}

次亜塩素酸塩などの他の強力な酸化剤で処理することで、ヨウ素酸塩から直接生成することもできます。

{\ce {NaIO3{}+{\overset {次亜塩素酸ナトリウム}{NaOCl}}->NaIO4{}+NaCl}}

形態と相互変換

過ヨウ素酸塩は水性媒体中で様々な形で存在することができ、pHが制御因子となる。オルト過ヨウ素酸塩にはいくつかの酸解離定数がある。^[5]^[6]

{\ce {H5IO6 <=> H4IO6- + H+}}

pKa = _3.29

{\ce {H4IO6- <=> H3IO6^2- + H+}}

pKa = _8.31

{\ce {H3IO6^2- <=> H2IO6^3- + H+}}

pKa = _11.60

オルトおよびメタ過ヨウ素酸塩形態も平衡状態で存在します。

{\ce {H4IO6- <=> IO4- + 2 H2O}}

29 = 29 です

このため、オルト過ヨウ素酸塩は、メタ過ヨウ素酸塩の二水和物と呼ばれることもあり、^[要出典]IOと表記される。−4·2H ₂ O ；しかし、 H ₅ IO ₆のX線結晶構造解析では5つの等価なI−OH基が示されているため、この記述は厳密には正確ではない。 ^[7]

pH が極端に高い場合、追加の種が形成される可能性があります。塩基性条件下では、脱水反応が起こり、ジ過ヨウ素酸塩 (メソ過ヨウ素酸塩と呼ばれることもあります) が形成されます。

{\ce {2H3IO6^2- <=> H2I2O10^4- + 2 H2O}}

820キロ

強酸性条件下では過ヨウ素酸はプロトン化されてオルト過ヨウ素カチオンを与える。^[8]

{\ce {H6IO6+ <=> H5IO6 + H+}}

pKa = _−0.8

構造と結合

オルトおよびメタ過ヨウ素酸塩の両方において、ヨウ素は超原子価であり、古典的に許容されるよりも多くの結合を形成する。これは配位結合の観点から説明されており、これらの分子に二重結合が存在しないことを確認している。^[9]

正確な構造は対イオンによって異なりますが、平均してオルト過ヨウ素酸塩はわずかに変形した八面体構造をとり、X線回折ではI–O結合長が1.89Åであることが示されています。^[10]^[7]メタ過ヨウ素酸塩は歪んだ四面体構造をとり、平均I–O距離は1.78Åです。^[11]^[12]

反応

切断反応

過ヨウ素酸は、様々な1,2-二官能性アルカンの炭素-炭素結合を切断することができる。^[13]^[14]この最も一般的な例はジオール切断であり、これは最初に発見された反応でもある（マラプラード反応）。^[15]ジオールに加えて、過ヨウ素酸は1,2-ヒドロキシケトン、1,2-ジケトン、α-ケト酸、α-ヒドロキシ酸、アミノ酸、^[16] 1,2-アミノアルコール、^[17]および1,2-ジアミン、^{[18]を切断してアルデヒド、ケトン、およびカルボン酸を与える。 H}₂ SO ₄またはHNO _{3 の} ような強酸触媒の存在下では、エポキシド^[19]^[20]もアルデヒドまたはケトンまたはジカルボニル化合物に変換される。

アルケンは、ルミュー・ジョンソン酸化でも酸化され、分解される。この反応では、過ヨウ素酸塩によってその場で再生される四酸化オスミウムの触媒負荷が使用される。全体的なプロセスは、オゾン分解のプロセスと同等である。

開裂反応は、過ヨウ素酸エステルと呼ばれる環状中間体を経て進行する。この形成はpHと温度の影響を受ける可能性があるが^[21]、最も強く影響するのは基質の形状であり、シス-ジオールはトランス-ジオールよりも大幅に速く反応する。 ^[22]反応は発熱反応で、通常は0℃で行われる。過ヨウ素酸塩は水にのみ容易に溶解するため、反応は一般に水性媒体中で行われる。溶解性が問題となる場合は、アルコールに溶解する過ヨウ素酸を使用することができる。二相性反応混合物では相間移動触媒も有効である。極端な場合には、過ヨウ素酸を、同様に反応し、有機溶媒に溶解する四酢酸鉛と交換することができる（クリギー酸化）。

過ヨウ素酸分解は、多くの5員環および6員環糖が隣接ジオールを持つため、分子生化学では糖環を修飾する目的でよく利用される。歴史的には単糖の構造を決定するためにも使用されていた。^[23]^[24]

過ヨウ素酸分解は工業規模で行われ、製紙に使用されるジアルデヒドデンプンを形成する。^[25]

酸化反応

過ヨウ素酸塩は強力な酸化剤です。カテコールを1,2-ベンゾキノンに、ヒドロキノンを1,4-ベンゾキノンに酸化することができます。^[26] 硫化物は効果的にスルホキシドに酸化されます。^{[27]過ヨウ素酸塩は、}過マンガン酸塩、^[28] 四酸化オスミウム^[29]四酸化ルテニウムなどの他の強力な無機酸化剤を生成するのに十分な強さを持っています。

ニッチな用途

過ヨウ素酸塩は、特定のルテニウム系酸化物に対して選択性の高いエッチング剤である。^[30]

顕微鏡で使用される染色剤のいくつかは過ヨウ素酸塩に基づいています（例：過ヨウ素酸シッフ染色およびジョーンズ染色）。

過ヨウ素酸塩は花火用の酸化剤としても使われてきた。^[31] 2013年に米陸軍は曳光弾に使用する化学物質として、環境に有害な硝酸バリウムと過塩素酸カリウムをメタ過ヨウ素酸ナトリウムに置き換えると発表した。^[32]

その他のオキシアニオン

過ヨウ素酸塩は、ヨウ素が-1、+1、+3、+5、または +7 の酸化状態をとることができる一連のオキシアニオンの一部です。中性のヨウ素酸化物も数多く知られています。

参照

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