Meloun (chemie) - Melon (chemistry)

Opakující se jednotka melounu, podle T. Komatsu (2001).[1]

v chemie, meloun je sloučenina z uhlík, dusík, a vodík stále poněkud nejistého složení, skládající se převážně z heptazin jednotky propojené a uzavřené amin skupiny a mosty (–NH–, = NH, –NH
2, atd.).[2] Je to světle žlutá pevná látka, nerozpustná ve většině rozpouštědel.[1]

Pečlivá studie z roku 2001 naznačuje vzorec C
60N
91H
33, který se skládá z deseti imino -heptazin jednotky spojené do lineárního řetězce pomocí amino můstků; to je H (–C
6N
8H
2) –NH–)
10(NH
2).[1] Jiní vědci však stále navrhují různé struktury.

Meloun je nejstarší známá sloučenina s heptazinem C
6N
7 jádro, které bylo popsáno na počátku 19. století. Až donedávna to bylo málo studováno, když to bylo uznáno jako pozoruhodné fotokatalyzátor a jako možný předchůdce nitrid uhlíku.[2]

Dějiny

V roce 1834 Liebig popsal sloučeniny, které pojmenoval melamin, melam a meloun.[3][4]

Sloučenině byla po dlouhou dobu věnována malá pozornost kvůli její nerozpustnosti. V roce 1937 Linus Pauling ukázal rentgenová krystalografie že struktura melounu a příbuzných sloučenin obsahovala kondenzované triazinové kruhy.[4]

Struktura melounu navržená C. E. Redemannem (1939).

V roce 1939 C. E. Redemamm a další navrhuje strukturu skládající se z 2-amino-heptazinových jednotek spojených aminovými můstky přes uhlíky 5 a 8.[1] Struktura byla v roce 2001 revidována T.Komatsu kdo navrhl tautomerní strukturu.[1][4]

Příprava

Sloučenina může být extrahována z pevného zbytku tepelného rozkladu thiokyanát amonný NH
4SCN při 400 ° C.[1][5] (Tepelný rozklad pevné látky melem na druhé straně poskytuje grafitový materiál C-N.[6])

Struktura a vlastnosti

Struktura melounu podle T. Komatsu (2001), zobrazující dvě jednotky.[1]

Podle Komatsu se charakterizovaná forma melounu skládá z oligomerů, které lze popsat jako kondenzace 10 jednotek melem tautomer se ztrátou amoniak NH
3. V této struktuře jsou 2-imino-heptazinové jednotky spojeny amino můstky, od uhlíku 8 jedné jednotky k dusíku 4 další jednotky. Rentgenová difrakce data a další důkazy naznačují, že oligomer je rovinný a že trojúhelníková heptazinová jádra mají střídavou orientaci.[1]

Krystalová struktura melounu je ortorombický, s odhadovanými mřížkovými konstantami a = 739,6 odpoledne, b = 2092,4 pm ac = 1295,4 pm.[1]

Polymerace a rozklad

Zahřátý na 700 ° C se meloun přeměňuje na polymer s vysokou molekulovou hmotností, který se skládá z delších řetězců se stejným motivem.[1]

Chlorace

Meloun lze převést na 2,5,8-trichlorheptazin, užitečné činidlo pro syntézu nebo deriváty heptazinu.[5]

Aplikace

Fotokatalýza

V roce 2009, Xinchen Wang a další zjistili, že meloun působí jako katalyzátor štěpení vody na vodík a kyslík nebo konverzi CO
2 zpět do palivo, využívající energii z sluneční světlo. Byl to první bezkovový fotokatalyzátor Bylo vidět, že má oproti předchozím sloučeninám řadu výhod, včetně nízkých nákladů na materiál, jednoduché syntézy, zanedbatelné toxicity, výjimečné chemické a tepelné stability. Nevýhodou je jeho skromná účinnost, kterou se však zdá být možné zlepšit doping nebo nanostruktura.[7][2]

Prekurzor nitridu uhlíku

Další vlna zájmu o meloun nastala v 90. letech, kdy teoretické výpočty naznačovaly, že β-C
3N
4 - hypotetický nitrid uhlíku sloučenina strukturně analogická k β-Si
3N
4 —Může být těžší než diamant. Meloun se zdál být dobrým předchůdcem jiné formy materiálu, „grafitického“ nitridu uhlíku nebo g-C
3N
4.[2]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j Tamikuni Komatsu (2001)> „První syntéza a charakterizace cyamelurických vysokých polymerů“. Makromolekulární chemie a fyzika, svazek 202, číslo 1, strany 19-25. doi:10.1002 / 1521-3935 (20010101) 202: 1 <19 :: AID-MACP19> 3.0.CO; 2-G
  2. ^ A b C d Fabian Karl Keßler (2019), Struktura a reaktivita sloučenin na bázi s-triazinu v chemii C / N / H. Disertační práce, Fakultät für Chemie und Pharmazie, Ludwig-Maximilians-Universität München
  3. ^ J. Liebig (1834): Annalen Pharmacie, 10, 1.
  4. ^ A b C Elizabeth K. Wilson (2004), "Old Molecule, New Chemistry. Dlouho tajemné heptaziny se začínají používat při výrobě materiálů z nitridu uhlíku". Chemické a technické novinky, 26. května 2004. Online verze zpřístupněno 30. 06. 2009.
  5. ^ A b Dale R. Miller, Dale C. Swenson a Edward G. Gillan (2004): „Syntéza a struktura 2,5,8-triazido-s-heptazinu: energetický a luminiscenční předchůdce nitridů uhlíku bohatých na dusík“. Journal of the American Chemical Society, svazek 126, číslo 17, strany 5372-5373. doi:10.1021 / ja048939y
  6. ^ Barbara Jürgens, Elisabeth Irran, Jürgen Senker, Peter Kroll, Helen Müller, Wolfgang Schnick (2003): „Melem (2,5,8-triamino-tri-s-triazin), důležitý meziprodukt během kondenzace melaminových kroužků na grafitický uhlík Nitrid: Syntéza, stanovení struktury rentgenovou práškovou difraktometrií, NMR v pevné fázi a teoretické studie ". Journal of the American Chemical Society, svazek 125, číslo 34, strany 10288-10300. doi:10.1021 / ja0357689
  7. ^ Xinchen Wang, Kazuhiko Maeda, Arne Thomas, Kazuhiro Takanabe, Gang Xin, Johan M. Carlsson, Kazunari Domen a Markus Antonietti (2009): „Bezkovový polymerní fotokatalyzátor pro výrobu vodíku z vody pod viditelným světlem“, Přírodní materiály svazek 8, strany 76-80. doi:10.1038 / nmat2317