收稿日期: 2023-05-07
网络出版日期: 2023-07-21
基金资助
国家自然科学基金(22176191); 国家自然科学基金(21925603)
Research Progress of Transuranic Organometallic Chemistry
Received date: 2023-05-07
Online published: 2023-07-21
Supported by
National Natural Science Foundation of China(22176191); National Natural Science Foundation of China(21925603)
锕系金属有机化合物因其独特的电子结构和成键性质而备受关注. 锕系元素的高毒性和放射性以及对水和氧的超敏感性造成锕系金属有机化合物的合成条件及表征手段都比较苛刻. 而超铀元素的获取途径更为严苛, 加之极其强的放射性, 超铀金属有机化合物的研究报道甚少. 近年来, 随着合成技术及表征技术的快速发展, 一些结构新颖的超铀金属有机化合物被合成, 通过对其电子结构、成键模式及理化性质的研究进一步加深了对超铀元素的认识和理解. 综述了近年来超铀金属有机化合物的合成及其成键性质的研究, 以期为系统地理解超铀元素的电子结构和成键规律以及合成结构新颖的超铀金属有机化合物提供指导.
赵政嘉 , 刘康 , 郭燕 , 于吉攀 , 石伟群 . 超铀金属有机化学研究进展[J]. 化学学报, 2023 , 81(11) : 1633 -1641 . DOI: 10.6023/A23050212
Actinide organometallic compounds have attracted much attention due to their unique electronic structure and bonding properties. Due to the high toxicity and radioactivity of actinide, especially supersensitive to water and oxygen, the synthesis conditions and characterization methods of actinide organometallic compounds are harsh. In particular, transuranic elements are difficult to obtain, the research on transuranic organometallic chemistry is rarely reported due to the high level of radioactivity. In recent years, with the rapid development of synthesis and characterization techniques, some transuranic organometallic compounds with novel structures have been synthesized. The research on their electronic structure, bonding mode and physicochemical properties has further deepened the knowledge and understanding of transuranic elements. The recent studies on the synthesis and bonding properties of transuranic organometallic compounds are reviewed, which will provide guidance for the systematic understanding of the electronic structure and bonding rules of transuranic elements and the synthesis of novel structures of transuranic organometallic complexes.
[1] | Fortier S.; Melot B. C.; Wu G.; Hayton T. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15512. |
[2] | Seaman L. A.; Walensky J. R.; Wu G.; Hayton T. W. Inorg. Chem. 2013, 52, 3556. |
[3] | Fortier S.; Walensky J. R.; Wu G.; Hayton T. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11732. |
[4] | Seaman L. A.; Pedrick E. A.; Tsuchiya T.; Wu G.; Jakubikova E.; Hayton T. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 10589. |
[5] | Wang P.; Douair I.; Zhao Y.; Wang S.; Zhu J.; Maron L.; Zhu C. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 473. |
[6] | Fang W.; Douair I.; Hauser A.; Li K.; Zhao Y.; Roesky P. W.; Wang S.; Maron L.; Zhu C. CCS Chem. 2021, 3, 3268. |
[7] | Sun X.; Gong X.; Xie Z.; Zhu C. Chin. J. Chem. 2022, 40, 2047. |
[8] | Feng G.; Zhang M.; Shao D.; Wang X.; Wang S.; Maron L.; Zhu C. Nat. Chem. 2019, 11, 248. |
[9] | Du J.; Alvarez-Lamsfus C.; Wildman E. P.; Wooles A. J.; Maron L.; Liddle S. T. Nat. Commun. 2019, 10, 4203. |
[10] | Staun S. L.; Sergentu D.C.; Wu G.; Autschbach J.; Hayton T. W. Chem. Sci. 2019, 10, 6431. |
[11] | Yu J.; Liu K.; Wu Q.; Li B.; Kong X.; Hu K.; Mei L.; Yuan L.; Chai Z.; Shi W. Chin. J. Chem. 2021, 39, 2125. |
[12] | King D. M.; Tuna F.; McInnes E. J. L.; McMaster J.; Lewis W.; Blake A. J.; Liddle S. T. Science 2012, 337, 717. |
[13] | Arnold P. L.; Dutkiewicz M. S.; Walter O. Chem. Rev. 2017, 117, 11460. |
[14] | Dutkiewicz M. S.; Apostolidis C.; Walter O.; Arnold P. L. Chem. Sci. 2017, 8, 2553. |
[15] | Kaltsoyannis N. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 2815. |
[16] | Walter O. Chem.-Eur. J. 2019, 25, 2927. |
[17] | Goodwin C. A. P.; Su J.; Stevens L. M.; White F. D.; Anderson N. H.; Auxier J. D.; Albrecht-Sch?nzart T. E.; Batista E. R.; Briscoe S. F.; Cross J. N.; Evans W. J.; Gaiser A. N.; Gaunt A. J.; James M. R.; Janicke M. T.; Jenkins T. F.; Jones Z. R.; Kozimor S. A.; Scott B. L.; Sperling J. M.; Wedal J. C.; Windorff C. J.; Yang P.; Ziller J. W. Nature 2021, 599, 421. |
[18] | Baumg?rtner F.; Fischer E. O.; Laubereau P. Naturwissenschaften 1965, 52, 560. |
[19] | Fischer E. O.; Laubereau P.; Baumg?rtner F.; Kanellakopulos B. J. Organomet. Chem. 1966, 5, 583. |
[20] | Baumg?rtner F.; Fischer E. O.; Kanellakopulos B.; Laubereau P. Angew. Chem., Int. Ed. 1968, 7, 634. |
[21] | Brown J. L.; Batista E. R.; Boncella J. M.; Gaunt A. J.; Reilly S. D.; Scott B. L.; Tomson N. C. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9583. |
[22] | Su J.; Windorff C. J.; Batista E. R.; Evans W. J.; Gaunt A. J.; Janicke M. T.; Kozimor S. A.; Scott B. L.; Woen D. H.; Yang P. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 7425. |
[23] | Brewster J. T.; Mangel D. N.; Gaunt A. J.; Saunders D. P.; Zafar H.; Lynch V. M.; Boreen M. A.; Garner M. E.; Goodwin C. A. P.; Settineri N. S.; Arnold J.; Sessler J. L. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 17867. |
[24] | Brown J. L.; Gaunt A. J.; King D. M.; Liddle S. T.; Reilly S. D.; Scott B. L.; Wooles A. J. Chem. Commun. 2016, 52, 5428. |
[25] | Dutkiewicz M. S.; Goodwin C. A. P.; Perfetti M.; Gaunt A. J.; Griveau J. C.; Colineau E.; Kovacs A.; Wooles A. J.; Caciuffo R.; Walter O.; Liddle S. T. Nat. Chem. 2022, 14, 342. |
[26] | Pyykk? P. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 2326. |
[27] | Dutkiewicz M. S.; Farnaby J. H.; Apostolidis C.; Colineau E.; Walter O.; Magnani N.; Gardiner M. G.; Love J. B.; Kaltsoyannis N.; Caciuffo R.; Arnold P. L. Nat. Chem. 2016, 8, 797. |
[28] | Arnold P. L.; Dutkiewicz M. S.; Zegke M.; Walter O.; Apostolidis C.; Hollis E.; Pecharman A. F.; Magnani N.; Griveau J. C.; Colineau E.; Caciuffo R.; Zhang X.; Schreckenbach G.; Love J. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 12797. |
[29] | Myers A. J.; Tarlton M. L.; Kelley S. P.; Lukens W. W.; Walensky J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 14891. |
[30] | Dutkiewicz M. S.; Apostolidis C.; Walter O.; Arnold P. L. Chem. Sci. 2017, 8, 2553. |
[31] | Fichter S.; Kaufmann S.; Kaden P.; Brunner T. S.; Stumpf T.; Roesky P. W.; M?rz J. Chem.-Eur. J. 2020, 26, 8867. |
[32] | Apostolidis C.; Kovacs A.; Walter O.; Colineau E.; Griveau J. C.; Morgenstern A.; Rebizant J.; Caciuffo R.; Panak P. J.; Rabung T.; Schimmelpfennig B.; Perfetti M. J. Chem.-Eur. J. 2020, 26, 11293. |
[33] | Trofimenko S. Chem. Rev. 1993, 93, 943. |
[34] | Trofimenko S. Skorpionates: The Coordination Chemistry of Pyrazolylborate Ligands, World Scientific Publishing, London, 1999. |
[35] | Marques N.; Sella A.; Takats J. Chem. Rev. 2002, 102, 2137. |
[36] | Pettinari C. Scorpionates II: Chelating Borate Ligands, Imperial College Press, London, 2008. |
[37] | Staun S. L.; Stevens L. M.; Smiles D. E.; Goodwin C. A. P.; Billow B. S.; Scott B. L.; Wu G.; Tondreau A. M.; Gaunt A. J.; Hayton T. W. Inorg. Chem. 2021, 60, 2740. |
[38] | Goodwin C. A. P.; Janicke M. T.; Scott B. T.; Gaunt A. J. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 20680 |
[39] | Shephard J. J.; Berryman V. E. J.; Ochiai T.; Walter O.; Price A. N.; Warren M. R.; Arnold P. L.; Kaltsoyannis N.; Parsons S. Nat. Chem. 2022, 13, 5923. |
[40] | Seaborg G. T. The plutonium story, Lawrence Berkeley Laboratory, University of California, LBL-13492. |
[41] | Baumg?rtner F.; Fischer E. O.; Kanellakopulos B.; Laubereau P. Angew. Chem., Int. Ed. 1965, 4, 878. |
[42] | Bagnall K. W.; Plews M. J.; Brown D. J. Organomet. Chem. 1982, 224, 263. |
[43] | Bagnall K. W.; Plews M. J.; Brown D.; Fischer R. D.; Klhne E.; Landgraf G. W.; Sienel G. R. Dalton Trans. 1982, 1999. |
[44] | Apostolidis C.; Dutkiewicz M. S.; Kovacs A.; Walter O. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 2841. |
[45] | Eisenberg D. C.; Streitwieser A.; Kot W. K. Inorg. Chem. 1990, 29, 10. |
[46] | Streitwieser A. Jr.; Dempf D.; La Mar G. N.; Karraker D. G. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 7343. |
[47] | Karraker D. G. Inorg. Chem. 1973, 12, 1105. |
[48] | Solar J. P.; Burghard H. P. G.; Banks R. H.; Streitwieser Jr. A.; Brown D. Inorg. Chem. 1980, 19, 2186. |
[49] | Apostolidis C.; Walter O.; Vogt J.; Liebing P.; Maron L.; Edelmann F. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 5066. |
[50] | (a) Windorff C. J.; Chen G. P.; Cross J. N.; Evans W. J.; Furche F.; Gaunt A. J.; Janicke M. T.; Kozimor S. A.; Scott B. L. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3970. |
[50] | (b) Seaborg G. T.; McMillan E. M.; Kennedy J. W.; Wahl A. C. Phys. Rev. 1946, 69, 366. |
[50] | (c)The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, 3rd ed., Eds.: Morss, L. R.; Edelstein, N. M.; Fuger, J.; Katz, J. J., Springer, Dordrecht, The Netherlands, 2006. |
[51] | Langeslay R. R.; Fieser M. E.; Ziller J. W.; Furche F.; Evans W. J. Chem. Sci. 2015, 6, 517. |
[52] | Magnani N.; Colineau E.; Griveau J. C.; Apostolidis C.; Walter O.; Caciuffo R. Chem. Commun. 2014, 50, 8171. |
[53] | Windorff C. J.; Sperling J. M.; Albrecht-Schonzart T. E.; Bai Z.; Evans W. J.; Gaiser A. N.; Gaunt A. J.; Goodwin C. A. P.; Hobart D. E.; Huffman Z. K.; Huh D. N.; Klamm B. E.; Poe T. N.; Warzecha E. Inorg. Chem. 2020, 59, 13301. |
[54] | Street Jr. K.; Ghiorso A.; Seaborg G. T. Phys. Rev. 1950, 79, 530. |
[55] | Goodwin C. A. P.; Su J.; Albrecht-Schmitt T. E.; Blake A. V.; Batista E. R.; Daly S. R.; Dehnen S.; Evans W. J.; Gaunt A. J.; Kozimor S. A.; Lichtenberger N.; Scott B. L.; Yang P. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 11695. |
[56] | Goodwin C. A. P.; Schlimgen A. W.; Albrecht-Schonzart T. E.; Batista E. R.; Gaunt A. J.; Yang P. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 9459. |
[57] | Long B. N.; Beltrán-Leiva M. J.; Celis-Barros C. Nat. Commun. 2022, 13, 201. |
[58] | Cross J. N.; Macor J. A.; Bertke J. A.; Ferrier M. G.; Girolami G. S.; Kozimor S. A.; Maassen J. R.; Scott B. L.; Shuh D. K.; Stein B. W.; Stieber S. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 12755. |
[59] | Sperling J. M.; Warzecha E. J.; Celis-Barros C.; Sergentu D. C.; Wang X.; Klamm B. E.; Windorff C. J.; Gaiser A. N.; White F. D.; Beery D. A.; Chemey A. T.; Whitefoot M. A.; Long B. N.; Hanson K.; Kogerler P.; Speldrich M.; Zurek E.; Autschbach J.; Albrecht-Schonzart T. E. Nature 2020, 583, 396. |
[60] | Morss L. R.; Edelstein N. M.; Fuger J. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, 4th ed., Vols 1-6, 2011. |
[61] | Kelley M. P.; Popov I. A.; Jung J.; Batista E. R.; Yang P. Nat. Commun. 2020, 11, 1558. |
[62] | Kaltsoyannis N. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 2815. |
[63] | Wu Q. Y.; Lan J. H.; Wang C. Z.; Cheng Z. P.; Chai Z. F.; Gibson J. K.; Shi W. Q. Dalton Trans. 2016, 45, 3102. |
[64] | Lukens W. W.; Speldrich M.; Yang P.; Duignan T. J.; Autschbach J.; K?gerler P. Dalton Trans. 2016, 45, 11508. |
[65] | Berryman V.; Shephard J. J.; Ochiai T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 16804. |
/
〈 |
|
〉 |