塩化タンタル(V)

塩化タンタル(V)
名前
	IUPAC名塩化タンタル(V); 五塩化タンタル
識別子
CAS番号	7721-01-9 塩化タングステン5 ; 17499-29-5タリウム2塩素10 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	22805;
ECHA 情報カード	100.028.869
EC番号	231-755-6;
パブケム CID	24394;
ユニ	9WXV40ZI4M ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID7064780;
	インチキー: OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I; InChI=1S/5ClH.Ta/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5;
	笑顔 Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl;
プロパティ
化学式	塩化タリウム5
モル質量	358.213 グラム/モル
外観	白色単斜晶系結晶
密度	3.68グラム/ cm3
融点	216 °C (421 °F; 489 K)
沸点	239.4 °C (462.9 °F; 512.5 K) (分解)
水への溶解度	反応する
溶解度	クロロホルム、CCl4
磁化率（χ）	+140.0 × 10 −6 cm 3 /モル
構造
結晶構造	単斜晶系、mS72
空間群	C2/m、No.12
熱化学
標準モル; エントロピー ( S ⦵ 298 )	221.75 J K −1 モル−1
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	-858.98 kJ/モル
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H302、H314
注意事項	P280、P305+P351+P338、P310
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	3 0 0
引火点	不燃性
	致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50 (平均投与量)	1900 mg/kg（経口、ラット）
安全データシート（SDS）	外部SDS
関連化合物
その他の陰イオン	フッ化タンタル(V); 臭化タンタル(V); ヨウ化タンタル(V)
その他の陽イオン	塩化バナジウム(IV) 塩化; ニオブ(V)
関連化合物	塩化タンタル(III)、塩化タンタル(IV)
	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。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

塩化タンタル(V)は五塩化タンタルとも呼ばれ、化学式 TaCl _5の無機化合物です。白色粉末の形をしており、タンタル化学の出発物質としてよく使用されます。容易に加水分解されてオキシ塩化タンタル(V) (TaOCl ₃ )となり、最終的には五酸化タンタル(Ta ₂ O _{5 ) になります。このため}、空気のない技術を使用して無水状態で合成および操作する必要があります。

構造

TaCl _{5 は}単斜晶系空間群 C 2/ mで結晶化する。^[2] 10 個の塩素原子は、共通の辺を共有する 1 組の八面体を定義する。タンタル原子は八面体の中心を占め、2 つの塩素架橋配位子によって結合している。二量体構造は、非錯体溶媒中および溶融状態で大部分が保持される。しかし、蒸気状態では、TaCl _{5 は}単量体である。この単量体は、 PCl ₅のような三方両錐構造をとる。^[3]

物理的特性

五塩化タンタルの溶解度は、次の一連の芳香族炭化水素に対してわずかに増加します。

ベンゼン<トルエン< m-キシレン<メシチレン

これは、溶液の色が淡黄色からオレンジ色に濃くなることに反映されています。五塩化タンタルは、芳香族炭化水素に比べてシクロヘキサンや四塩化炭素に溶けにくいです。このような五塩化タンタルの溶液は、電気伝導性が低いことでも知られており、イオン化がほとんどありません。TaCl _5は昇華によって精製され、白い針状結晶になります。

合成

五塩化タンタルは、粉末状の金属タンタルを塩素ガスと170～250℃で反応させることで製造できます。この反応は、 HClを用いて400℃で行うこともできます。 ^[4]

2 Ta + 5 Cl ₂ → 2 TaCl ₅

2 Ta + 10 HCl → 2 TaCl ₅ + 5 H ₂

五酸化タンタルと塩化チオニルを240℃で反応させることによっても製造できる。

Ta ₂ O ₅ + 5 SOCl ₂ → 2 TaCl ₅ + 5 SOCl ₂

五塩化タンタルは市販されていますが、サンプルは加水分解によって生成されるタンタル(V)オキシ塩化物(TaOCl ₃ ) で汚染される可能性があります。

反応

TaCl _5は求電子性があり、 AlCl ₃と同様にフリーデルクラフツ触媒のように振る舞います。様々なルイス塩基と付加物を形成します。^[5]

単純付加物

TaCl _5はエーテルと安定な錯体を形成する。

TaCl ₅ + R ₂ O → TaCl ₅ (OR ₂ ) (R = Me, Et)

TaCl _{5 は}五塩化リンやオキシ塩化リンとも反応します。前者は塩化物供与体として、後者は酸素を介して結合する配位子として機能します。

TaCl ₅ + PCl ₅ → [ PCl⁺
₄][ TaCl⁻
₆]

TaCl ₅ + OPCl ₃ → [TaCl ₅ (OPCl ₃ )]

五塩化タンタルは第三級アミンと反応して結晶性付加物を生成します。

TaCl ₅ + 2 R ₃ N → [TaCl ₅ (NR ₃ )]

塩化物置換反応

五塩化タンタルは室温で過剰のトリフェニルホスフィンオキシドと反応してオキシ塩化物を生成します。

TaCl ₅ + 3 OPPh ₃ → [TaOCl ₃ (OPPh ₃ )] _x ...

_{TaCl 5と}アルコール、フェノール、カルボン酸などのヒドロキシ化合物との間の付加物の初期形成の直後に塩化水素が脱離し、Ta–O 結合が形成されると考えられます。

TaCl ₅ + 3 HOEt → TaCl ₂ (OEt) ₃ + 3 HCl

HCl受容体としてアンモニアが存在すると、5 つの塩化物配位子すべてが置換され、 Ta(OEt) ₅が形成されます。同様に、 TaCl _{5 は}無水メタノール中のリチウムメトキシドと反応して、関連するメトキシ誘導体を形成します。

TaCl ₅ + 4 LiOMe → Ta(OMe) ₄ Cl + 4 LiCl

アンモノリシスとアルコール分解および関連反応

アンモニアはTaCl ₅から塩化物配位子のほとんどを置換してクラスターを形成します。塩化物は第一級または第二級アミンによってよりゆっくりと置換されますが、ペンタキス(ジメチルアミド)タンタルの合成で示されているように、リチウムジアルキルアミドを使用することで、5 つの塩化物中心すべてをアミド基で置換できます。

TaCl ₅ + 5 LiNMe ₂ → Ta(NMe ₂ ) ₅

五塩化物はアルコールと反応してアルコキシドを生成します。タンタル(V)エトキシドの調製で示されているように、このような反応は塩基の存在下で行われることが多いです。

10 EtOH + Ta ₂ Cl ₁₀ + 10 NH ₃ → Ta ₂ (OEt) ₁₀ + 10 NH ₄ Cl

五塩化タンタルはピリジンなどの窒素複素環によって還元されます。

削減

塩化タンタル(V)を還元すると、[Ta ₆ Cl ₁₈ ] ⁴⁻や[Ta ₆ Cl ₁₄ ](H ₂ O) ₄などの陰イオン性および中性クラスターが得られる。^[6]

_{Ta 6} Cl ₁₈²⁻のようなエッジキャップされた八面体クラスターの構造。^[7]

参考文献

^ Lide, David R. 編 (2006). CRC 化学・物理ハンドブック(第 87 版). フロリダ州ボカラトン: CRC プレス. ISBN 0-8493-0487-3。
^ Rabe, Susanne; Müller, Ulrich (2000). 「五塩化タンタル (TaCl5)2 の結晶構造」Z. Kristallogr. - New Cryst. Struct. 215 (1): 1–2. doi : 10.1515/ncrs-2000-0102 .
^ F. フェアブラザー (1967)。ニオブとタンタルの化学。エルゼビア。
^ Young, Ralph C.; Brubaker, Carl H. (1952). 「タンタルと塩化水素、臭化水素、五塩化タンタルの反応; 五塩化タンタルに対する水素の作用」アメリカ化学会誌. 74 (19): 4967. doi :10.1021/ja01139a524.
^ FAコットン、G.ウィルキンソン、「Advanced Inorganic Chemistry（第4版）」、Wiley、ニューヨーク、1980年。
^ Duraisamy , Thirumalai; Hay, Daniel NT; Messerle, Louis (2014). 「八面体六タンタルハロゲン化物クラスター」.無機合成: 第36巻。第36巻。pp. 1–8。doi :10.1002/ 9781118744994.ch1。ISBN 9781118744994。
^ Thaxton, CB; Jacobson , RA (1971). 「 H ₂ (Ta ₆ Cl ₁₈ )(H ₂ O) ₆の結晶構造」。無機化学。10 : 1460–1463。doi :10.1021/ic50101a029。

さらに読む

Ozin, GA; Walton, RA (1970)。「アセトニトリル、過重アセトニトリル、プロピオニトリルとのニオブとタンタルの1:1錯体、五塩化物、五臭化タンタルの固体および溶液状態の振動スペクトルと構造、およびMX ₅、NC·CY ₃ (Y = HまたはD)種の振動解析」。J . Chem. Soc. A : 2236–2239。doi : 10.1039 /j19700002236。
Bullock, JI; Parrett, FW; Taylor, NJ (1973)。「いくつかの金属ハロゲン化物-リンハロゲン化物-アルキルハロゲン化物錯体。パート II。ニオブおよびタンタル五塩化物およびタングステン六塩化物との反応」。J . Chem. Soc.、Dalton Trans. (5): 522–524。doi :10.1039/DT9730000522。
Đorđević, C.; Katović, V. (1970). 「ニオブとタンタルの配位錯体。パート VIII. ニオブ(IV)、ニオブ(V)、タンタル(V)とオキソ、ハロゲノ、アルコキシ、2,2′-ビピリジル混合配位子との錯体」J. Chem. Soc. A : 3382–3386. doi :10.1039/j19700003382.
Cowley, A.; Fairbrother, F.; Scott, N. (1958). 「ニオブ (コロンビウム) とタンタルのハロゲン化物。第 V 部。五塩化物と五臭化物のジエチルエーテル錯体、エーテル中の五ヨウ化タンタルの溶解度」。J . Chem. Soc. : 3133–3137. doi :10.1039/JR9580003133。

外部リンク

NIST 標準参照データベース

[1] Lide, David R. 編 (2006). CRC 化学・物理ハンドブック(第 87 版). フロリダ州ボカラトン: CRC プレス. ISBN 0-8493-0487-3。

[2] Rabe, Susanne; Müller, Ulrich (2000). 「五塩化タンタル (TaCl5)2 の結晶構造」Z. Kristallogr. - New Cryst. Struct. 215 (1): 1–2. doi : 10.1515/ncrs-2000-0102 .

[3] F. フェアブラザー (1967)。ニオブとタンタルの化学。エルゼビア。

[4] Young, Ralph C.; Brubaker, Carl H. (1952). 「タンタルと塩化水素、臭化水素、五塩化タンタルの反応; 五塩化タンタルに対する水素の作用」アメリカ化学会誌. 74 (19): 4967. doi :10.1021/ja01139a524.

[5] FAコットン、G.ウィルキンソン、「Advanced Inorganic Chemistry（第4版）」、Wiley、ニューヨーク、1980年。

[6] ^ Duraisamy , Thirumalai; Hay, Daniel NT; Messerle, Louis (2014). 「八面体六タンタルハロゲン化物クラスター」.無機合成: 第36巻。第36巻。pp. 1–8。doi :10.1002/ 9781118744994.ch1。ISBN 9781118744994。

[7] ^ Thaxton, CB; Jacobson , RA (1971). 「 H ₂ (Ta ₆ Cl ₁₈ )(H ₂ O) ₆の結晶構造」。無機化学。10 : 1460–1463。doi :10.1021/ic50101a029。