Σύνθεση και μελέτη συμπλόκων ενώσεων του τανταλίου

Abstract

In this thesis, the chemistry of the “mainly” inorganic complexes of Tantalum was studied, leaving out the plenty of the organometallic compounds of this metal. The categorization of the text into chapters has been made taking into account the type of the ligands.In the first place, the reaction between the dihydroxy benzoic acids (DHBA’s) and the chloro-alkoxo compounds of the type [TaCl5-x(OMe)x], that are formed by the dissolution of TaCl5 in MeOH has been studied. Ligands 2,3DHBA and 3,4DHBA are bound to the metal by replacing the methoxo-groups. Several complexes of these compounds, with tantalum, have been isolated and among them a crystal solid with 2,3DHBA. Studying the thermal degradation of these solids, at about 500 0C, the formation of a tantalum oxide was proved, which showed such properties similar to a porous-like surface and the ability to bind CO2 molecules on it. Heating at 900 0C leads to the synthesis of the crystalline tantalum oxide that adopts the orthorhombic β-type structure (β-Ta2O5). In addition, the catalytic reaction of the hydrolysis of CH3CN to NH4Cl, in the presence of Ta(V) and 3,4DHBA, was also studied.Another point of this thesis was the study of the peroxo complexes of the metal, which exhibit water solubility. In that direction, the synthesis of a peroxo complex of Tantalum with the 8-hydroxyquinoline ligand was reported. This water-soluble compound comprises a system with an “unpaired” electron that may reduce the Ta(V) ion to Ta(IV). Another class of compounds has been synthesized by the different forms of the acetylacetone ligand, such as acacH and acac-. Some of them are also water soluble and tend to reduce the metal ion.The reaction of Ta(V) with DMSO and the adducts of the metal that are formed in different conditions of these solutions has been studied. A further observation of this reaction proves the catalytic synthesis of a number of by-products from the degradation of DMSO.

Σκοπός αυτής της διατριβής είναι να εμβαθύνει στη μελέτη της χημείας των ανόργανων συμπλόκων του Τανταλίου, εξαιρώντας την πληθώρα των οργανομεταλλικών ενώσεων στις οποίες αυτό λαμβάνει μέρος. Η δομή των κεφαλαίων της περιγραφής των συμπλόκων στην παρούσα εργασία θα κατηγοριοποιηθεί σύμφωνα με τους υποκαταστάτες που συμπλέκονται.Αρχικά, μελετήθηκε η επίδραση των δι-υδροξυβενζοϊκών οξέων (DHBA’s) στις αλκόξο ενώσεις [TaCl5-x(OMe)x], που σχηματίζονται με διάλυση του TaCl5 σε MeOH. Tο 2,3DHBA και το 3,4DHBA συμπλέκονται στο μέταλλο, αντικαθιστώντας τερματικές MeO-ομάδες. Παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν σύμπλοκα με τους υποκαταστάτες αυτούς, μεταξύ των οποίων και ενός κρυσταλλικού συμπλόκου με το 2,3DΗΒΑ. Η μελέτη της θερμικής διάσπασης των παραπάνω στερεών στους 500 0C αποδεικνύει το σχηματισμό κάποιου τύπου οξειδίου του μετάλλου, που εμφανίζει σημαντικές ιδιότητες όπως η πορώδης επιφάνεια και η συγκράτηση CO2 στην επιφάνεια του. Από την άλλη πλευρά, με θέρμανση έως τους 900 0C σχηματίζεται το κρυσταλλικό οξείδιο του Τανταλίου, που κρυσταλλώνεται σε ορθορομβική β-μορφή (β-Ta2O5). Παράλληλα, μελετήθηκε η αντίδραση υδρόλυσης του CH3CN προς NH4Cl, παρουσία Ta(V) και 3,4DHBA. Μελετήθηκαν επίσης τα περόξο-σύμπλοκα του Τανταλίου με υποκαταστάτη την 8-υδροξυκινολίνη. Απομονώθηκε και μελετήθηκε ένα υδατοδιαλυτό περόξο-σύμπλοκο με την υδροξυκινολίνη που εμφανίζει ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, το οποίο μπορεί να ανάγει το Ta(V) προς Ta(IV). Από την άλλη πλευρά, παρασκευάστηκαν σύμπλοκα με υποκαταστάτη τις μορφές τις ακετυλακετόνης (acacH και acac-). Κάποια από αυτά είναι επίσης υδατοδιαλυτά και έχουν την ίδια τάση αναγωγής του μετάλλου.Η ερευνητική εργασία καταλήγει με τη μελέτη της επίδρασης του ΤaCl5 στο DMSO, κατά την οποία σχηματίζονται και απομονώνονται παράγωγα του μετάλλου. Η περαιτέρω παρατήρηση της αντίδρασης αποδεικνύει το σχηματισμό παραπροϊόντων από τη διάσπαση του DMSO.