RU2547489C2 - Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof - Google Patents

Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2547489C2
RU2547489C2 RU2012140896/05A RU2012140896A RU2547489C2 RU 2547489 C2 RU2547489 C2 RU 2547489C2 RU 2012140896/05 A RU2012140896/05 A RU 2012140896/05A RU 2012140896 A RU2012140896 A RU 2012140896A RU 2547489 C2 RU2547489 C2 RU 2547489C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ytterbium
compounds
general formula
volatile
cyclopentadienyl
Prior art date
Application number
RU2012140896/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012140896A (en
Inventor
Александр Иванович Костылев
Борис Иванович Рогозев
Андрей Борисович Рогозев
Олег Никленович Годисов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "РИТВЕРЦ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "РИТВЕРЦ" filed Critical Закрытое акционерное общество "РИТВЕРЦ"
Priority to RU2012140896/05A priority Critical patent/RU2547489C2/en
Publication of RU2012140896A publication Critical patent/RU2012140896A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547489C2 publication Critical patent/RU2547489C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: volatile ytterbium compounds represent tris-cyclopentadienyl compounds of the general formula {(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb}, where R1, R2, R3 are alkyl radicals, C5H4 is a cyclopentadienyl ligand, Yb is ytterbium, with the alkyl radicals containing fluorine atoms as substituents and having the general formula R1, R2, R3=CF3(CH2)n, where n=2-3. The method of obtaining the ytterbium volatile compounds of the general formula {(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb} includes the interaction of a halide ytterbium compound with cyclopentadienyl compounds of alkali metals in a medium of an organic solvent. As the ytterbium halide compound used is an adduct of ytterbium chloride with an ether, and as the cyclopentadienyl compounds of the alkali metals used are fluorine-containing alkylcyclopentadienyls of the alkali metals of the general formula (R-C5H4)Me, where R=CF3(CH2)n, where n=2-3, or their mixture, and Me is sodium or potassium.
EFFECT: increased volatility of the ytterbium compound and simple and efficient procedure of the product obtaining.
4 cl, 1 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к области химии комплексных соединений редкоземельных металлов (РЗМ), а именно к новым летучим соединениям иттербия и способу их синтеза. Летучие соединения иттербия могут быть использованы в технологиях химического осаждения из газовой фазы при нанесении покрытий, при разделении сложных смесей металлов и глубокой очистке иттербия от примесей.The invention relates to the field of chemistry of complex compounds of rare earth metals (REM), and in particular to new volatile compounds of ytterbium and a method for their synthesis. Volatile compounds of ytterbium can be used in technologies of chemical vapor deposition during coating, in the separation of complex mixtures of metals and the deep cleaning of ytterbium from impurities.

Летучие соединения РЗМ, и иттербия в их числе, используются в настоящее время для нанесения покрытий со специальными свойствами и в ряде других областей техники [Y.Gun'koa; F.Edelmann. Organolanthanides in Materials Science. Comments on Inorganic Chemistry, v. 19, 1997, p.153-184]. Свойство летучести, то есть сравнительно высокое давление паров (10-1000 Па) при температурах, близких к комнатной, является принципиально важным для возможности технической реализации подобных процессов. Наиболее часто для этих целей используют трис-циклопентадиенильные соединения общей формулы: (R-С5Н4)3М, где R - водород (-Н) или алкильная группа, например метил - СН3, этил - С2Н5 и т.д., М - иттербий (или иной РЗЭ).Volatile compounds of rare-earth metals, and ytterbium among them, are currently used for coating with special properties and in a number of other areas of technology [Y. Gun'koa; F. Edelmann. Organolanthanides in Materials Science. Comments on Inorganic Chemistry, v. 19, 1997, p. 153-184]. The property of volatility, that is, a relatively high vapor pressure (10-1000 Pa) at temperatures close to room temperature, is fundamentally important for the possibility of technical implementation of such processes. Most often, tris-cyclopentadienyl compounds of the general formula are used for these purposes: (R — C 5 H 4 ) 3 M, where R is hydrogen (—H) or an alkyl group, for example methyl — CH 3 , ethyl — C 2 H 5, and t .d., M - ytterbium (or other REE).

Соединения этого класса являются наиболее летучими из всех типов соединений РЗМ и термически стабильными [A.Togni, R.Halterman, Editor(s); Metallocenes: Synthesis, Reactivity, Applications, 1998, p.55-110]. Трис-циклопентадиенил иттербия (С5Н5)3Yb впервые был получен в 1956 году взаимодействием хлорида иттербия YbCl3 с циклопентадиенилом натрия C5H5Na [J.Birmingham, G.Wilkinson. J. Am. Chem. Soc., v. 78, 1956, p.42]. Он имеет давление паров 0,5 Па при 100°С, что недостаточно для большинства практически важных процессов. Несколько выше давление паров у трис-метилциклопентадиенила иттербия (СН35Н5)3Yb (~1,5 Па при 100°С) [J.Weber et al., Appl. Phys. Lett., v. 53, 1988, p.2525]. Дальнейший прогресс в повышении летучести соединений иттербия был достигнут при переходе к трис-изобутилциклопентадиенилу иттербия (i-С4Н95Н5)3Yb [ЕР 1659130 A1, 24.05.2006] и трис-изопропилциклопентадиенилу иттербия (i-С3Н75Н5)3Yb [US Patent 4882206, 21.10.1989]. Давление паров последнего из веществ этого типа составляет ~100 Па при 75°С. Общим методом получения этих соединений является нагревание безводного галогенида металла, например хлорида иттербия YbCl3, с изопропилциклопентадиенилом натрия i-С3Н75Н4-Na в тетрагидрофуране с последующим удалением растворителя в вакууме и возгонкой продукта из твердого остатка. Наиболее современные разработки в области получения высоколетучих соединений РЗМ содержатся в заявке на изобретение US Patent Application №20100078601 от 04.01.2010. Согласно данной заявке в результате синтеза получаются циклопентадиенильные соединения РЗМ общей формулы:Compounds of this class are the most volatile of all types of rare-earth metals and thermally stable [A.Togni, R. Halterman, Editor (s); Metallocenes: Synthesis, Reactivity, Applications, 1998, p. 55-110]. Tris-cyclopentadienyl ytterbium (C 5 H 5 ) 3 Yb was first obtained in 1956 by the interaction of ytterbium chloride YbCl 3 with sodium cyclopentadienyl C 5 H 5 Na [J. Birmingham, G. Wilkinson. J. Am. Chem. Soc., V. 78, 1956, p. 42]. It has a vapor pressure of 0.5 Pa at 100 ° C, which is not enough for most practically important processes. The vapor pressure of tris-methylcyclopentadienyl ytterbium (CH 3 -C 5 H 5 ) 3 Yb (~ 1.5 Pa at 100 ° C) is slightly higher [J. Weber et al., Appl. Phys. Lett., V. 53, 1988, p.2525]. Further progress in increasing the volatility of ytterbium compounds was achieved by switching to tris-isobutylcyclopentadienyl ytterbium (i-C 4 H 9 -C 5 H 5 ) 3 Yb [EP 1659130 A1, 05.24.2006] and tris-isopropylcyclopentadienyl ytterbium (i-C 3 H 7 -C 5 H 5 ) 3 Yb [US Patent 4882206, 10.21.1989]. The vapor pressure of the last of the substances of this type is ~ 100 Pa at 75 ° C. A common method for preparing these compounds is to heat an anhydrous metal halide, for example ytterbium chloride YbCl 3 , with i-C 3 H 7 -C 5 H 4 -Na sodium isopropylcyclopentadienyl in tetrahydrofuran, followed by removal of the solvent in vacuo and sublimation of the product from the solid residue. The most modern developments in the field of production of highly volatile REM compounds are contained in US Patent Application No. 20100078601 of January 4, 2010. According to this application, the synthesis results in cyclopentadienyl REM compounds of the general formula:

{(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R35Н4)М}, где М - атом РЗМ, С3Н4 - циклопентадиенильный лиганд с заместителем R, a R - водород или алкильный радикал общей формулы CnH2n+1, где С - углерод, Н - водород, n=2-5, при этом R1, R2, R3 как идентичные, так и различные группы. Синтез данных соединений осуществляют в органическом донорном растворителе (например, тетрагидрофуране) при взаимодействии хлорида РЗМ с соответствующим циклопентадиенильным производным щелочного металла.{(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) M}, where M is an REM atom, C 3 H 4 is a cyclopentadienyl ligand with a substituent R, a R - hydrogen or an alkyl radical of the general formula C n H 2n + 1 , where C is carbon, H is hydrogen, n = 2-5, with R 1 , R 2 , R 3 both identical and different groups. The synthesis of these compounds is carried out in an organic donor solvent (for example, tetrahydrofuran) by reaction of rare-earth chloride with the corresponding cyclopentadienyl derivative of an alkali metal.

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и выбрано нами в качестве прототипа. Недостатком данных соединений является недостаточное давление паров для эффективной реализации технологических процессов: при низком давлении паров большинство процессов протекает очень медленно или становится невозможным. Недостатком способа синтеза является применение в качестве среды для синтеза донорного растворителя (тетрагидрофурана), образующего прочный комплекс с продуктом синтеза, что осложняет выделение и очистку продукта.This technical solution is the closest to the claimed and we have chosen as a prototype. The disadvantage of these compounds is the insufficient vapor pressure for the effective implementation of technological processes: at low vapor pressure, most processes proceed very slowly or become impossible. The disadvantage of the synthesis method is the use as a medium for the synthesis of a donor solvent (tetrahydrofuran), which forms a strong complex with the synthesis product, which complicates the isolation and purification of the product.

Поставленная задача, а именно увеличение летучести соединения иттербия, решается тем, что в качестве летучих соединений иттербия используют трис-циклопентадиенильные соединения иттербия общей формулы {(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb}, где R1, R2, R3 - алкильные радикалы, С5Н4 - циклопентадиенильный лиганд, Yb - иттербий, отличающиеся тем, что алкильные радикалы содержат в качестве заместителей атомы фтора и имеют общую формулу R1, R2, R3=CF3(СН2)n, где n=2-3. При этом алкильные радикалы в составе трис-циклопентадиенильных соединений иттербия соединения имеют идентичный состав и строение R1=R2=R3 или имеют различный состав и строение R1=R2≠R3. Сущность предложенного способа получения летучих соединений иттербия заключается в использовании при взаимодействии галоидного соединения иттербия с циклопентадиенильным соединением щелочного металла вместо алкилциклопентадиенила щелочного металла, как в известном способе, фторалкилциклопентадиенила щелочного металла общей формулы [CF3(СН2)n5Н4]Me, где Me=Na, К, n=2-3, или смесь указанных соединений. При этом синтез проводят в среде алифатического органического растворителя, а в качестве галоидного соединения иттербия используют аддукт хлорида иттербия с простым эфиром: тетрагидрофураном - YbCl3·2ТГФ, где ТГФ - тетрагидрофуран C4H8O, или диметоксиэтаном γbCl3·2DME, где DME - диметоксиэтан CH3OC2H4OCH3.The problem, namely increasing the volatility of the ytterbium compound, is solved by the fact that tris-cyclopentadienyl ytterbium compounds of the general formula {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 - C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 , R 3 are alkyl radicals, C 5 H 4 is a cyclopentadienyl ligand, Yb is ytterbium, characterized in that the alkyl radicals contain fluorine atoms and have the general formula R 1 , R 2 , R 3 = CF 3 (CH 2 ) n , where n = 2-3. Moreover, the alkyl radicals in the tris-cyclopentadienyl compounds of ytterbium compounds have identical composition and structure R 1 = R 2 = R 3 or have different composition and structure R 1 = R 2 ≠ R 3 . The essence of the proposed method for producing volatile ytterbium compounds is the use of ytterbium halide compounds with an alkali metal cyclopentadienyl compound instead of alkali metal alkylcyclopentadienyl, as in the known method, alkali metal fluoroalkylcyclopentadienyl of the general formula [CF 3 (CH 2 ) n -C 5 H 4 ] Me where Me = Na, K, n = 2-3, or a mixture of these compounds. The synthesis is carried out in an aliphatic organic solvent, and the ytterbium chloride adduct with ether is used as a halogen compound of ytterbium: tetrahydrofuran - YbCl 3 · 2THF, where THF is tetrahydrofuran C 4 H 8 O, or dimethoxyethane γbCl 3 · 2DME, where DME dimethoxyethane CH 3 OC 2 H 4 OCH 3 .

Технический результат изобретения заключается в повышении летучести соединения иттербия и упрощении процедуры выделения продукта из реакционной смеси.The technical result of the invention is to increase the volatility of the ytterbium compound and simplify the procedure for isolating the product from the reaction mixture.

Примеры конкретного выполненияCase Studies

Пример 1. Синтез трис-(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия, {(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R35Н4)Yb}, где R1, R2, R3=CF3(СН2)2.Example 1. Synthesis of tris- (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium, {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 , R 3 = CF 3 (CH 2 ) 2 .

1а. Синтез 3,3,3-трифторпропилциклопентадиена. К суспензии 35 г циклопентадиенила натрия в 100 мл пентана добавляют при перемешивании раствор 67 г 1,1,1-трифтор-3-бромпропана в 130 мл пентана при -40°С. Смесь перемешивается при нагревании (до комнатной температуры) 3 часа. Продукт и растворитель отгоняются при 0°С в вакууме. Остаток экстрагируется 100 мл пентана. Объединенные фракции дистиллируются при -30°С и 20 мм рт.ст. Получают 51,5 г продукта в виде бесцветного масла (выход -80%);1a. Synthesis of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadiene. To a suspension of 35 g of cyclopentadienyl sodium in 100 ml of pentane, a solution of 67 g of 1,1,1-trifluoro-3-bromopropane in 130 ml of pentane at -40 ° C is added with stirring. The mixture is stirred by heating (to room temperature) for 3 hours. The product and solvent are distilled off at 0 ° C in vacuo. The residue is extracted with 100 ml of pentane. The combined fractions are distilled at -30 ° C and 20 mm Hg. 51.5 g of product are obtained in the form of a colorless oil (yield -80%);

1б. Синтез 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия. К суспензии 14 г калия в 250 мл пентана при -60°С прикалывают раствор 51,5 г 3,3,3-трифторпропилциклопентадиена в 150 мл пентана. Смесь перемешивают 4 часа при -30°С, после чего нагревают до комнатной температуры и перемешивают еще 4 часа. Растворитель и избыток трифторпропилциклопентадиена удаляют в вакууме, остаток сушат в вакууме в течение 2 часов при комнатной температуре.1b. Synthesis of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl potassium. A solution of 51.5 g of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadiene in 150 ml of pentane is pinned to a suspension of 14 g of potassium in 250 ml of pentane at -60 ° C. The mixture was stirred for 4 hours at -30 ° C, after which it was warmed to room temperature and stirred for another 4 hours. The solvent and excess trifluoropropylcyclopentadiene were removed in vacuo, the residue was dried in vacuo for 2 hours at room temperature.

1в. Готовят суспензию 42,5 г аддукта трихлорида иттербия с тетрагидрофураном YbCl3·2C4H8O в 300 мл пентана. При температуре -60°С объединяют с трифторпропилциклопентадиенилом калия. Полученную смесь перемешивают 4 часа при -30°С, а затем 12 часов при комнатной температуре. Наблюдают изменение цвета раствора от красного к изумрудно-зеленому. По окончании процесса отделяют фильтрованием осадок хлорида калия, раствор упаривают под вакуумом и получают в остатке голубовато-зеленое масло. Осуществляют перегонку масла в вакууме при давлении ~10 Па при комнатной температуре. Продукт собирают в охлаждаемый сухим льдом приемник. Получают 43 г (~65%) трис-(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия (CF3CH2CH25Н4)3Yb. Температура плавления ~0°С.1c. A suspension of 42.5 g of the adduct of ytterbium trichloride with tetrahydrofuran YbCl 3 · 2C 4 H 8 O in 300 ml of pentane is prepared. At a temperature of -60 ° C, potassium trifluoropropylcyclopentadienyl is combined. The resulting mixture was stirred for 4 hours at -30 ° C, and then 12 hours at room temperature. A change in color of the solution from red to emerald green is observed. At the end of the process, the precipitate of potassium chloride is separated by filtration, the solution is evaporated in vacuo and a blue-green oil is obtained in the residue. Distill the oil in vacuo at a pressure of ~ 10 Pa at room temperature. The product is collected in a dry ice-cooled receiver. 43 g (~ 65%) of tris- (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium (CF 3 CH 2 CH 2 -C 5 H 4 ) 3 Yb are obtained. Melting point ~ 0 ° C.

Измерение давления паров осуществляют статическим методом в диапазоне 20-90°С. Полученные данные в координатах давление (мм рт.ст.) - температура (°С) представлены на фигуре 1. Из представленных экспериментальных данных следует, что давление паров трис-(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия при температуре 75°C составляет около 4000 Па (~30 мм рт.ст.), что примерно в 40 раз выше давления паров летучего соединения иттербия по прототипу.The vapor pressure is measured by the static method in the range of 20-90 ° C. The data obtained in coordinates coordinates pressure (mmHg) - temperature (° C) are presented in figure 1. From the presented experimental data it follows that the vapor pressure of tris- (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium at a temperature of 75 ° C is about 4000 Pa (~ 30 mm Hg), which is about 40 times higher than the vapor pressure of the volatile compounds of ytterbium according to the prototype.

Пример 2. Синтез бис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил)(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия, {(R1-C5H4) (R2-C5H4) (R3-C5H4)Yb}, где R1, R2=CF3(CH2)3; R3=CF3(CH2)2.Example 2. Synthesis of bis- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium, {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 = CF 3 (CH 2 ) 3 ; R 3 = CF 3 (CH 2 ) 2 .

2a. Осуществляют синтез 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенила калия аналогично процедуре, описанной в примере 1, исходя из 29 г (~0,15 моль) 1,1,1-трифтор-4- бромбутана. Получают 26,5 вещества (выход ~80%).2a. The synthesis of potassium 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl is carried out analogously to the procedure described in example 1, starting from 29 g (~ 0.15 mol) of 1,1,1-trifluoro-4-bromobutane. 26.5 substances are obtained (yield ~ 80%).

2б. Проводят синтез 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия, используя в качестве исходного соединения 13,5 г 1,1,1-трифтор-3-бромпропан (~0,076 моль). Синтез осуществляют в условиях, описанных выше в примере 1. Получают 12,4 г 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия (выход ~80%).2b. The synthesis of potassium 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl is carried out using 13.5 g of 1,1,1-trifluoro-3-bromopropane (~ 0.076 mol) as the starting compound. The synthesis is carried out under the conditions described above in example 1. Receive 12.4 g of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl potassium (yield ~ 80%).

2в. Готовят суспензию 28,5 г (0,062 моль) аддукта трихлорида иттербия с тетрагидрофураном YbCl3·2C4H10O2 в 300 мл пентана. При температуре -60°C объединяют со смесью 26,5 г 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенила калия и 12,4 г 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия в 200 мл пентана. Полученную смесь перемешивают 4 часа при -30°C, а затем 12 часов при комнатной температуре. Наблюдают изменение цвета раствора. По окончании процесса отделяют фильтрованием осадок хлорида калия, раствор упаривают под вакуумом и получают в остатке зеленовато-голубое масло. Осуществляют перегонку масла в вакууме при давлении ~ 1 Па при комнатной температуре. Продукт собирают в охлаждаемый сухим льдом приемник. Получают 36 г (~85%) бис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил)(3,3,3-трифтор пропилциклопентадиенил)иттербия, {(CF3CH2CH2CH2-C5H4)2(CF3CH2CH2-C5H4)Yb}. Температура плавления ~0°C. Измерение давления паров осуществляют эффузионным методом при 70°C. Получено 350±50 Па, что примерно в 3,5 раза выше, чем давление паров летучего соединения иттербия по прототипу.2c. A suspension of 28.5 g (0.062 mol) of ytterbium trichloride adduct with tetrahydrofuran YbCl 3 · 2C 4 H 10 O 2 in 300 ml of pentane is prepared. At a temperature of -60 ° C, 26.5 g of 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl potassium and 12.4 g of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl potassium in 200 ml of pentane are combined with a mixture. The resulting mixture was stirred for 4 hours at -30 ° C, and then 12 hours at room temperature. A change in color of the solution is observed. At the end of the process, the precipitate of potassium chloride is separated by filtration, the solution is evaporated in vacuo and a greenish-blue oil is obtained in the residue. Distill the oil in vacuo at a pressure of ~ 1 Pa at room temperature. The product is collected in a dry ice-cooled receiver. 36 g (~ 85%) of bis- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium are obtained, {(CF 3 CH 2 CH 2 CH 2 -C 5 H 4 ) 2 (CF 3 CH 2 CH 2 -C 5 H 4 ) Yb}. Melting point ~ 0 ° C. The vapor pressure is measured by the effusion method at 70 ° C. Received 350 ± 50 PA, which is approximately 3.5 times higher than the vapor pressure of the volatile compounds of ytterbium according to the prototype.

Пример 3. Синтез трис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил) иттербия, {(R1-C5H4) (R2-C5H4) (R3-C5H4)Yb}, где R1, R2, R3=CF3(CH2)3.Example 3. Synthesis of tris- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) ytterbium, {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 , R 3 = CF 3 (CH 2 ) 3 .

3а. Синтез 4,4,4-трифторбутилциклопентадиена. К суспензии 28 г циклопентадиенила натрия в 150 мл гексана добавляют при перемешивании раствор 60 г 1,1,1-трифтор-4-бромбутана в 200 мл гексана при -40°C. Смесь перемешивается при нагревании (до комнатной температуры) 3 часа. Продукт и растворитель отгоняются при 0°C в вакууме. Остаток экстрагируется 100 мл гексана. Объединенные фракции дистиллируются при 30°C и 20 мм рт.ст. Получают 55 г продукта в виде бесцветного масла (выход ~80%);3a. Synthesis of 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadiene. To a suspension of 28 g of cyclopentadienyl sodium in 150 ml of hexane, a solution of 60 g of 1,1,1-trifluoro-4-bromobutane in 200 ml of hexane at -40 ° C is added with stirring. The mixture is stirred by heating (to room temperature) for 3 hours. The product and solvent are distilled off at 0 ° C in vacuo. The residue is extracted with 100 ml of hexane. The combined fractions are distilled at 30 ° C and 20 mm Hg. Obtain 55 g of the product as a colorless oil (yield ~ 80%);

3б. Синтез 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенила калия. К суспензии 23 г калия в 250 мл гексана при -60°C прикапывают раствор 84 г 4,4,4-трифторбутилциклопентадиена в 150 мл гексана. Смесь перемешивают 4 часа при -30°C, после чего нагревают до комнатной температуры и перемешивают еще 4 часа. Растворитель и избыток трифторбутилциклопентадиена удаляют в вакууме, остаток сушат в вакууме в течение 2 часов при комнатной температуре.3b. Synthesis of 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl potassium. To a suspension of 23 g of potassium in 250 ml of hexane at -60 ° C, a solution of 84 g of 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadiene in 150 ml of hexane is added dropwise. The mixture was stirred for 4 hours at -30 ° C, after which it was warmed to room temperature and stirred for another 4 hours. The solvent and excess trifluorobutylcyclopentadiene were removed in vacuo, the residue was dried in vacuo for 2 hours at room temperature.

3в. Аддукт хлорида иттербия с диэтиловым эфиром YbCl3·2(C2H5)2O получают путем кипячения безводного 30 г YbCl3 в 150 мл диэтилового эфира в течение 8 часов с последующим удалением избытка диэтилового эфира в вакууме и высушивании при комнатной температуре в вакууме (5·10-2 мм рт.ст.) в течение 2 часов. Из полученных 46 г аддукта трихлорида иттербия с диэтиловым эфиров YbCl3·2(С2Н5)2О готовят суспензию в 200 мл гексана. К суспензии при интенсивном перемешивании добавляют 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил калия. Смесь перемешивают при температуре - 40°C в течение 4 часов, затем 12 часов при комнатной температуре. По окончании процесса осадок хлорида калия отделяют фильтрованием, раствор упаривают под вакуумом и получают в остатке масло. Осуществляют перегонку масла в вакууме при давлении ~10 Па при комнатной температуре. Продукт собирают в охлаждаемый сухим льдом приемник. Получают 75 г (~75%) трис-{4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил) иттербия (CF3CH2CH2C5H4)3Yb. Температура плавления ~+10°C.3c. The ytterbium chloride adduct with YbCl 3 · 2 (C 2 H 5 ) 2 O diethyl ether is obtained by boiling anhydrous 30 g of YbCl 3 in 150 ml of diethyl ether for 8 hours, followed by removal of excess diethyl ether in vacuum and drying at room temperature in vacuum (5 · 10 -2 mm Hg) for 2 hours. From the obtained 46 g of the adduct of ytterbium trichloride with diethyl ether YbCl 3 · 2 (C 2 H 5 ) 2 O, a suspension is prepared in 200 ml of hexane. Potassium 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl is added to the suspension with vigorous stirring. The mixture is stirred at a temperature of -40 ° C for 4 hours, then 12 hours at room temperature. At the end of the process, the precipitate of potassium chloride was separated by filtration, the solution was evaporated in vacuo to give an oil residue. Distill the oil in vacuo at a pressure of ~ 10 Pa at room temperature. The product is collected in a dry ice-cooled receiver. 75 g (~ 75%) of tris- {4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) ytterbium (CF 3 CH 2 CH 2 C 5 H 4 ) 3 Yb are obtained. Melting point ~ + 10 ° C.

Измерение давления паров осуществляют статическим методом при температуре 75°C. Полученное значение составляет 150 Па. Из представленных экспериментальных данных следует, что давление паров трис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил) иттербия при температуре 75°C составляет около 300 Па (~2,5 мм рт.ст.), что примерно в 2 раз выше давления паров летучего соединения иттербия по прототипу.The vapor pressure is measured by the static method at a temperature of 75 ° C. The resulting value is 150 Pa. From the presented experimental data, it follows that the vapor pressure of tris- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) ytterbium at a temperature of 75 ° C is about 300 Pa (~ 2.5 mm Hg), which is about 2 times higher than the vapor pressure volatile compound ytterbium prototype.

Пример 4. Синтез бис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил)(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия, {(R1-C5H4) (R2-C5H4) (R3-C5H4)Yb}, где R1, R2=CF3(CH2)3; R3=CF3(CH2)2.Example 4. Synthesis of bis- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium, {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 = CF 3 (CH 2 ) 3 ; R 3 = CF 3 (CH 2 ) 2 .

4а. Синтез 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенила калия осуществляют аналогично процедуре, описанной в примере 1, исходя из 37 г (~0,20 моль) 1,1,1-трифтор-4-бромбутана и 8 г калия в 200 мл гексана. Получают 41 г вещества.4a. The synthesis of potassium 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl is carried out analogously to the procedure described in example 1, starting from 37 g (~ 0.20 mol) of 1,1,1-trifluoro-4-bromobutane and 8 g of potassium in 200 ml of hexane. 41 g of substance are obtained.

4б. Проводят синтез 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия, используя в качестве исходного соединения 17,5 г 1,1,1-трифтор-3-бромпропан (~0,098 моль) и 4 г калия в 150 мл гексана. Синтез осуществляют в условиях, описанных выше в примере 1. Получают 20 г 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия.4b. The synthesis of potassium 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl is carried out using 17.5 g of 1,1,1-trifluoro-3-bromopropane (~ 0.098 mol) and 4 g of potassium in 150 ml of hexane as the starting compound. The synthesis is carried out under the conditions described above in example 1. Receive 20 g of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl potassium.

4в. Аддукт хлорида иттербия с диметиловым эфиром диэтиленгликоля получают путем кипячения безводного 27 г YbCl3 в 250 мл диметилового эфира диэтиленгликоля в течение 8 часов, с последующим удалением избытка диметилового эфира диэтиленгликоля в вакууме и высушивании при комнатной температуре в вакууме (5·10-2 мм рт.ст.) в течение 2 часов. Из полученных 53,5 г аддукта трихлорида иттербия с диметиловым эфиром диэтиленгликоля готовят суспензию в 200 мл гексана. К суспензии при интенсивном перемешивании добавляют 41 г 4,4,4-трифторбутилциклопентадиенила калия в 200 мл гексана и 20 г 3,3,3-трифторпропилциклопентадиенила калия в 200 мл гексана. Полученную смесь перемешивают 4 часа при -30°C, а затем 12 часов при комнатной температуре. По окончании процесса осадок хлорида калия отделяют фильтрованием, раствор упаривают под вакуумом, в остатке получаем масло. Перегонку масла осуществляют в вакууме при давлении ~1 Па при комнатной температуре. Продукт собирают в охлаждаемый сухим льдом приемник. Получают 66 г бис-(4,4,4-трифторбутилциклопентадиенил)(3,3,3-трифторпропилциклопентадиенил) иттербия, {(CF3CH2CH2CH25Н4)2(CF3CH2CH2-C5H4)Yb}. Температура плавления ~0°C. Получено 400 Па, что примерно в 3,5 раза выше, чем давление паров летучего соединения иттербия по прототипу.4c. The ytterbium chloride adduct with diethylene glycol dimethyl ether is obtained by boiling anhydrous 27 g of YbCl 3 in 250 ml of diethylene glycol dimethyl ether for 8 hours, followed by removal of excess diethylene glycol dimethyl ether in vacuum and drying at room temperature in vacuum (5 · 10 -2 mm RT .st.) within 2 hours. A suspension of 200 ml of hexane is prepared from the obtained 53.5 g of an adduct of ytterbium trichloride with diethylene glycol dimethyl ether. 41 g of 4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl potassium in 200 ml of hexane and 20 g of 3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl potassium in 200 ml of hexane are added to the suspension with vigorous stirring. The resulting mixture was stirred for 4 hours at -30 ° C, and then 12 hours at room temperature. At the end of the process, the precipitate of potassium chloride is separated by filtration, the solution is evaporated in vacuo, the residue is oil. The distillation of the oil is carried out in vacuum at a pressure of ~ 1 Pa at room temperature. The product is collected in a dry ice-cooled receiver. Obtain 66 g of bis- (4,4,4-trifluorobutylcyclopentadienyl) (3,3,3-trifluoropropylcyclopentadienyl) ytterbium, {(CF 3 CH 2 CH 2 CH 2 -C 5 H 4 ) 2 (CF 3 CH 2 CH 2 - C 5 H 4 ) Yb}. Melting point ~ 0 ° C. Received 400 PA, which is approximately 3.5 times higher than the vapor pressure of the volatile compounds of ytterbium according to the prototype.

Летучие соединения иттербия согласно данному изобретению обладают преимуществами в сравнении с техническим решением по прототипу: они имеют до 40 раз более высокое давление паров (4000 Па при температуре 75°C вместо 100 Па при той же температуре по прототипу). Способ синтеза летучих соединений иттербия согласно изобретению по сравнению с прототипом обеспечивает получение более летучих соединений и позволяет получать продукт по более простой процедуре: продукт синтеза может быть выделен из реакционной смеси отгонкой в вакууме в отличие от способа по прототипу, включающего стадию дополнительной очистки продукта от донорного растворителя.The volatile compounds of ytterbium according to this invention have advantages in comparison with the technical solution of the prototype: they have up to 40 times higher vapor pressure (4000 Pa at a temperature of 75 ° C instead of 100 Pa at the same temperature according to the prototype). The method for the synthesis of volatile compounds of ytterbium according to the invention in comparison with the prototype provides the production of more volatile compounds and allows to obtain the product according to a simpler procedure: the synthesis product can be isolated from the reaction mixture by distillation in vacuum, in contrast to the method according to the prototype, which includes the stage of additional purification of the product from donor solvent.

Таким образом, летучие соединения иттербия согласно данному изобретению имеют более высокое давление паров, чем в известных технических решениях, и могут быть получены с меньшими трудозатратами. Дополнительной полезной характеристикой соединений согласно данному изобретению является их низкая температура плавления - около 0°C. Поэтому данное изобретение может успешно применяться на практике для получения летучих соединений иттербия в процессах химического осаждения из газовой и при разделении сложных смесей металлов газофазными методами.Thus, the volatile compounds of ytterbium according to this invention have a higher vapor pressure than in the known technical solutions, and can be obtained with less labor. An additional useful characteristic of the compounds according to this invention is their low melting point - about 0 ° C. Therefore, this invention can be successfully applied in practice to obtain volatile compounds of ytterbium in the processes of chemical deposition from gas and in the separation of complex mixtures of metals by gas-phase methods.

Claims (4)

1. Летучие трис-циклопентадиенильные соединения иттербия общей формулы {(R15Н4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb}, где R1, R2, R3 - алкильные радикалы, C5H4 - циклопентадиенильный лиганд, Yb - иттербий, отличающиеся тем, что алкильные радикалы содержат в качестве заместителей атомы фтора и имеют общую формулу R1, R2, R3=CF3(СН2)n, где n=2-3.1. Volatile tris-cyclopentadienyl compounds of ytterbium of the general formula {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, where R 1 , R 2 , R 3 - alkyl radicals, C 5 H 4 - cyclopentadienyl ligand, Yb - ytterbium, characterized in that the alkyl radicals contain fluorine atoms as substituents and have the general formula R 1 , R 2 , R 3 = CF 3 (CH 2 ) n , where n = 2-3. 2. Летучие трис-циклопентадиенильные соединения иттербия по п.1, отличающиеся тем, что алкильные радикалы в составе соединения имеют идентичный состав и строение R1=R2=R3 или имеют различный состав и строение R1=R2≠R3.2. Volatile tris-cyclopentadienyl compounds of ytterbium according to claim 1, characterized in that the alkyl radicals in the composition of the compound have the same composition and structure R 1 = R 2 = R 3 or have different composition and structure R 1 = R 2 ≠ R 3 . 3. Способ получения летучих соединений иттербия общей формулы {(R1-C5H4)(R2-C5H4)(R35Н4)Yb}, включающий взаимодействие галоидного соединения иттербия с циклопентадиенильными соединениями щелочных металлов в среде органического растворителя, отличающийся тем, что в качестве галоидного соединения иттербия используют аддукт хлорида иттербия с простым эфиром, а в качестве циклопентадиенильных соединений щелочных металлов используют фторсодержащие алкилциклопентадиенилы щелочных металлов общей формулы (R-C5H4)Me, где R=CF3(СН2)n, где n=2-3, или их смесь, a Me - натрий или калий.3. A method for producing volatile ytterbium compounds of the general formula {(R 1 -C 5 H 4 ) (R 2 -C 5 H 4 ) (R 3 -C 5 H 4 ) Yb}, comprising reacting a ytterbium halide compound with alkali metal cyclopentadienyl compounds in an organic solvent medium, characterized in that ytterbium chloride adduct with ether is used as the ytterbium halide compound, and alkali metal fluorine-containing alkyl cyclopentadienyls of the general formula (RC 5 H 4 ) Me are used as cyclopentadienyl compounds of the alkali metals, where R = CF 3 ( CH 2 ) n , where n = 2-3, silt and a mixture thereof, a Me is sodium or potassium. 4. Способ получения летучих соединений иттербия по п.3, отличающийся тем, в качестве простого эфира в аддукте с хлоридом иттербия используют тетрагидрофуран или диметоксиэтан, а синтез проводят в среде алифатического органического растворителя. 4. The method for producing volatile ytterbium compounds according to claim 3, characterized in that tetrahydrofuran or dimethoxyethane is used as the ether in the adduct with ytterbium chloride, and the synthesis is carried out in an aliphatic organic solvent.
RU2012140896/05A 2012-09-24 2012-09-24 Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof RU2547489C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012140896/05A RU2547489C2 (en) 2012-09-24 2012-09-24 Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012140896/05A RU2547489C2 (en) 2012-09-24 2012-09-24 Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012140896A RU2012140896A (en) 2014-03-27
RU2547489C2 true RU2547489C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=50342904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012140896/05A RU2547489C2 (en) 2012-09-24 2012-09-24 Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547489C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882206A (en) * 1988-06-22 1989-11-21 Georgia Tech Research Corporation Chemical vapor deposition of group IIIB metals
SU1766854A1 (en) * 1991-01-11 1992-10-07 Институт химии высокочистых веществ АН СССР Preparation
EP1659130A1 (en) * 2003-08-25 2006-05-24 Asahi Denka Co., Ltd. Rare earth metal complex, material for thin-film formation, and process for producing thin film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882206A (en) * 1988-06-22 1989-11-21 Georgia Tech Research Corporation Chemical vapor deposition of group IIIB metals
SU1766854A1 (en) * 1991-01-11 1992-10-07 Институт химии высокочистых веществ АН СССР Preparation
EP1659130A1 (en) * 2003-08-25 2006-05-24 Asahi Denka Co., Ltd. Rare earth metal complex, material for thin-film formation, and process for producing thin film

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012140896A (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leroux et al. A Practical Transition Metal‐Free Aryl‐Aryl Coupling Method: Arynes as Key Intermediates
TWI821891B (en) Process for preparing organotin compounds
CN115768777A (en) Process for preparing organotin compounds
Li et al. Iodocyclization of trifluoromethylallenic phosphonates: an efficient approach to trifluoromethylated oxaphospholenes
KR20220092452A (en) D-methyrosine composition and method for preparing same
RU2547489C2 (en) Volatile ytterbium compounds and methods of obtaining thereof
KR101306811B1 (en) Novel tungsten aminoamide halide compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
KR100541590B1 (en) Sulfurpentafluoride compounds and methods for making and using same
KR101306810B1 (en) Novel tungsten aminoalkoxide compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
Gusarova et al. Synthesis of polyfluoralkylated 1, 3, 2-dioxaphospholane and 1, 3, 2-dioxaphosphorinane oxides
KR101150124B1 (en) Method for preparing metal complexes of polydentate beta-ketoiminates
KR102080218B1 (en) Double-substituted cyclopentadiene compounds, organometallic compounds and preparation method thereof
Bahri et al. One-pot synthesis of new highly substituted allylic phosphorodiamidates
KR20050084901A (en) Methods for making metallocene compounds
Oikawa et al. First synthesis of both 1-aryl-4-[(E)-alk-1-enyl]-1H-1, 2, 3-triazoles and 1-aryl-4-[(Z)-1-(trimethylsilyl) alk-1-enyl]-1H-1, 2, 3-triazoles: assembly of π-extended 1, 2, 3-triazoles using a cross-coupling/click reaction sequence
JP5732962B2 (en) Method for producing zirconium amide compound
JP4770744B2 (en) Method for producing hafnium amide complex
JPH03502457A (en) organometallic compound
US20160257650A1 (en) Monoarylation of aromatic amines
Williams et al. Synthesis and characterisation of severely hindered P-OR compounds
KR101306812B1 (en) Novel tungsten silylamide compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
RU2678208C1 (en) Triallilborane adducts with ammonia and amines as allylating reagents
TW202406919A (en) Compositions and related methods of alkyltintrihalides
EP1824806A1 (en) Chemical compounds
US2781405A (en) Fluoro ethers and method of preparation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140925