三氯化镱
| 三氯化镱 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Ytterbium(III) chloride | |
| 识别 | |
| CAS号 | 10361-91-8（无水）  10035-01-5（六水）
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| ChemSpider | 55430 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | CKLHRQNQYIJFFX-DFZHHIFOAT |
| 性质 | |
| 化学式 | YbCl3 |
| 摩尔质量 | 279.40 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 白色粉末 |
| 密度 | 4.06 g/cm3 (固体) |
| 熔点 | 875 - 884℃ |
| 溶解性（水） | 0.17 g/ml (25℃) |
| 附加数据页 | |
| 结构和属性 | 折射率、介电系数等 |
| 热力学数据 | 相变数据、固、液、气性质 |
| 光谱数据 | UV-Vis、IR、NMR、MS等 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
历史
[编辑]镱（Ytterbium），一种镧系元素，1878年由 Marignac 发现，并以瑞典小镇（Ytterby）命名。[1]在文献记载中，直到1946年才由Hoogschagen首次合成YbCl3。[2] 在目前YbCl3是一个现成可用的Yb3+离子来源，这就是为什么YbCl3的研究具有化学上的重要性。
化学性质
[编辑]Yb3+（来自 YbCl3）的价电子组态是 4f135s25p6，这是影响Yb3+化学行为的重要关键。Yb3+的大小也影响它的催化性能和生物学上的应用。例如，当Ce+3和Yb+3都有一个未配对f电子时，Ce3+体积比Yb3+大很多，因为当 f 电子较 d 电子缺乏屏蔽作用时，有效核电荷数增加，镧系元素则会变小。[1] 这就是所谓的镧系收缩。Yb3+的小体积使其有快速的催化能力，而且原子半径（0.99 Ǻ）可比得上许多重要的生物离子。[1]
因为许多测量都是在气态下（YbCl3能以[YbCl6]-3[3]或Yb2Cl6[4]的形态存在）操作，热力学性质的制表很难完成。Yb2Cl6 的形态是电子碰撞质谱仪发现 (Yb2Cl5+)而获得。[4] 从大量的低激发态的f-d和f-f电子跃迁产生的额外并发物中获取实验数据。[5]尽管有这些问题，YbCl3的热力学性质已经获得，而且C3V对称团已经根据四个主动式红外震荡确定。[5]
制备
[编辑]YbCl3 可由 Yb2O3与四氯化碳[6]，或热盐酸反应制得。[7]
在实务上，有更好的方法来制备实验用的YbCl3。HCl溶液／氯化铵法是技术等级低且很有效的方法。另外水合YbCl3可利用各种试剂脱水，尤其是氯化三甲基矽烷。其他已发表的方法包括在密闭试管中微细的金属粉末与氯化汞在高温下反应。溶解 YbCl3的各种方法也已经被提出，包括了在供体溶剂如THF中与各种卤烃反应，或以氯化三甲基矽烷或亚硫酰氯在如THF的溶剂中脱水的水合氯化物。
使用
[编辑]催化
[编辑]YbCl3，有一个未成对的f电子，为填补4f轨域，可当作路易斯酸。YbCl3的路易斯酸性质，让YbCl3过渡状态中配位（通常为[YbCl2]+）催化烷基化反应，如羟醛反应（Aldol reaction）[8]和 Pictet-Spengler反应。[9]
在合成有机化学中Aldol反应是一个多功能的反应。YbCl3催化路易士酸，即帮助Pd(0)催化酮烯醇和乙醛间的decarboxylative Aldol反应。以过渡态A和B表示镱盐作为路易士酸的配位方式。[8] 以R = tert-butyl 和
R' = -(CH2)2Ph描述decarboxylative Aldol反应，其反应的产出显示YbCl3是一种有效的路易士酸催化剂：
金属盐类[8] |
2的产率（%） |
FeCl3 |
40 |
ZnCl2 |
68 |
CuCl2 |
40 |
LaCl3 |
60 |
YbCl3 |
93 |
Pictet-Spengler反应产生一个有价值的tetrahydro-β-carboline ring system，它可以用于制备吲哚生物碱。[9] YbCl3催化路易士酸的反应，可以使之获得更多的产量，并且让反应时间从4天降低到24小时。[9]
Yb3+的小体积使它有快速的催化作用，但代价是只能选择性催化特定反应。例如，meso-1,2-diols的mono-acetylation与YbCl3是反应最快的(2 h)。但是mono-acetylated产物的化学选择性比 CeCl3 (23 h, 85%)低(50%)。[10]
生物学
[编辑]YbCl3 是一种 核磁共振位移试剂，让和YbCl3接触的原子核与没有与位移试剂接触的原子核产生不同的共振。[11] 一般而言，顺磁性离子如（镧系）+3离子即是可用的位移试剂。[11]YbCl3大大的影响了膜生物学，39K+ and23Na+的移动是建立电化学梯度的关键.[11] 神经讯号是一种生命的基础领域，也许可以利用使用YbCl3的核磁共振技术来探测。YbCl3 也可以用来作为钙离子探针，和钠离子探针的装置相似。[12]
YbCl3也用于追踨动物的消化。一些猪饲料的添加物，像益生菌，即添加在固态饲料或可饮用的液体中。YbCl3 跟随这些固态食物，并协助确定何种食物状态是吸收食物添加物的最佳状态。[13]YbCl3浓度是以ICP（感应耦合电浆）质谱仪定量在0.0009 μg/mL之间。[1] YbCl3浓度随著时间改变，以动物对固体微粒的消化流速而定。因为YbCl3可以轻易的和排泄物一起排出体外，且不会改变体重、脏器重量、或血容比，这些都已在实验鼠上观察到。[12]
YbCl3的催化性本质也可应用在DNA微阵列技术上，或称为基因晶片。[14] YbCl3能让附著在标的DNA上的萤光剂增加到50-80倍，这能造成传染病检测的革命性突破（例如快速检测肺结核）。[14]
参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Evans, C.H. Biochemistry of the Lanthanides; Plenum: New York, 1990.
- ^ Hoogschagen, J. Pysica 1946, 11(6), 513-517.
- ^ Gau, W.J.; Sun, I.W. J. Electrochem. Soc. 1996, 143(1), 170-174.
- ^ 4.0 4.1 Chervonnyi, A.D.; Chervonnaya, N.A. Russ. J. Inorg. Chem. (Engl. Transl.) 2004, 49(12), 1889-1897.
- ^ 5.0 5.1 Zasorin, E.Z. Russ. J. Phys. Chem. (Engl. Transl.) 1988, 62(4), 441-447.
- ^ Goryushkin, V.F.; Zalymova, S.A.; Poshevneva, A.I.Russ. J. Inorg. Chem. (Engl. Transl.) 1990, 35(12), 1749-1752.
- ^ Jörg, S.; Seifert, H.J. Termochim. Acta 1998, 318, 29-37.
- ^ 8.0 8.1 8.2 Lou, S.; Westbrook, J.A.; Schaus, S.E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11440-11441.
- ^ 9.0 9.1 9.2 Srinivasan, N.; Ganesan, A. Chem. Commun. 2003, 916-917.
- ^ Clarke, P.A. Tetrahedron Lett. 2002, 43, 4761-4763.
- ^ 11.0 11.1 11.2 Hayer, M.K.; Riddell, F.G. Inorg. Chim. Acta 1984, 92, L37-L39.
- ^ 12.0 12.1 Shinohara, A.; Chiba, M.; Inaba, Y. J. Alloys Cmpds. 2006, 408-412, 405-408.
- ^ Ohashi, Y.; Umesaki, Y.; Ushida, K. Int. J. Food Micro. 2004, 96, 61-66.
- ^ 14.0 14.1 Browne, K.A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7950-7962.