Новости химической науки > Гидриды актиноидов можно получить без водорода

Исследователи из США продемонстрировали, что фенилсилан являемся менее опасной и более удобной в применении заменой газообразному водороду для синтеза гидридов урана и тория.

Синтез, в котором не применяется молекулярный водород, позволяет получать гидриды актиноидов с хорошими выходами, в ряде случаев более высокими, чем это позволяет традиционный маршрут. (Рисунок из Chem. Commun., 2015, DOI: 10.1039/c5cc06856h)

Наиболее распространенными актиноидами являются торий и уран. Так, в земной коре можно встретить оксиды и другие минералы урана и тория, а вот остальные актиноиды практически полностью встречаются только в отработанном ядерном топливе. Более глубокое понимание химии актиноидов может оказаться не только практически полезным для ядерной энергетики, но и даст больше фундаментальной химической информации – почему f-электроны актиноидов обладают свойствами, отличными от f-электронов лантаноидов. Для этого исследователям необходимо получать и изучать комплексы актиноидов с металлами в различных степенях окисления, в которых актиноиды будут находиться в различном лигандном окружении. К сожалению, металлоорганические производные актиноидов отличаются низкой устойчивостью – они активно реагируют с воздухом и водой, что обуславливает необходимость специального оборудования для синтеза и безопасного исследования этих комплексов.

Чаще всего актиноидорганические соединения получают исходя из гидридов актиноидов. До настоящего времени гидриды актиноидов можно было получать только одним способом – восстановлением алкилметаллов с помощью пирофорного восстанавливающего агента – графита калия, или с помощью газообразного водорода при высоких давлениях и температурах.

В промышленности, согласно требованиям безопасности, необходимо использование дорогой инфраструктуры для применения газообразного водорода в химических реакциях – никто не хочет пожара, работая с радиоактивными материалами. Как поясняет Жаклин Киплингер (Jaqueline Kiplinger), работа с водородом не всегда практична. Исследовательница решила заменить водород фенилсиланом – известным источником гидридного водорода. В отличие от водорода, фенилсилан представляет собой жидкость, поэтому его проще вводить в химическую реакцию.

Применение фенилсилана вместо газообразного водорода оказалось удачным решением – с помощью этого источника гидридного водорода исследователям удалось получить гидриды актиноидов в растворе при температуре 50°C. Киплингер с соавторами испытала новую методику на серии реакций, протекающих в режиме one-pot, получив при этом ряд известных веществ с хорошими выходами, причем в ряде случаев выходы были выше, чем в традиционных и отработанных синтетических процедурах.

Как отмечает Стив Лиддл (Steve Liddle) из Университета Манчестера, исследование Киплингер является важным, поскольку химия гидридов f-элементов требует новых объектов для изучения: известно не так много гидридов металлов этого ряда, а те, которые доступны в настоящий момент, изучены недостаточно хорошо – все это говорит о том, что необходимы новые простые и безопасные методы синтеза гидридов.

Киплингер говорит, что она сама рада удачной модификации реакции восстановления, после которой получение гидридов стало удобнее и проще. Она предполагает, что возможность переноса новой методики на лантаноиды или трансурановые элементы открывает перспективы в синтезе новых гидридов элементов f-ряда.

Источник: Chem. Commun., 2015, DOI: 10.1039/c5cc06856h

метки статьи: #неорганическая химия, #радиохимия и химия высоких энергий, #элементоорганическая химия