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Schmidt B, Ponath S, Hannemann J, Voßnacker P, Sonnenberg K, Christmann M, Riedel S. In Situ Synthesis and Applications for Polyinterhalides Based on BrCl. Chemistry 2020; 26:15183-15189. [PMID: 32250003 PMCID: PMC7814667 DOI: 10.1002/chem.202001267] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/13/2020] [Indexed: 11/30/2022]
Abstract
The use of neat BrCl in organic and inorganic chemistry is limited due to its gaseous aggregate state and especially its decomposition into Cl2 and Br2 . The stabilization of BrCl in form of reactive ionic liquids via a novel in situ synthesis route shifts this equilibrium drastically to the BrCl side, which leads to safer and easier-to-handle interhalogenation reagents. Furthermore, the crystalline derivatives of the hitherto unknown [Cl(BrCl)2 ]- and [Cl(BrCl)4 ]- anions were synthesized and characterized by single-crystal X-ray diffraction (XRD), Raman and IR spectroscopy, as well as quantum chemical calculations.
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Affiliation(s)
- Benjamin Schmidt
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Anorganische ChemieFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - Sebastian Ponath
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Organische ChemieTakustr. 314195BerlinGermany
| | - Johannes Hannemann
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Anorganische ChemieFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - Patrick Voßnacker
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Anorganische ChemieFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - Karsten Sonnenberg
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Anorganische ChemieFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - Mathias Christmann
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Organische ChemieTakustr. 314195BerlinGermany
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie—Anorganische ChemieFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
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Voßnacker P, Steinhauer S, Bader J, Riedel S. Synthesis and Characterization of Poly(hydrogen halide) Halogenates (-I). Chemistry 2020; 26:13256-13263. [PMID: 32378246 PMCID: PMC7693257 DOI: 10.1002/chem.202001864] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/17/2020] [Indexed: 12/03/2022]
Abstract
Herein, we report the synthesis and characterization of a variety of novel poly(hydrogen halide) halogenates (-I). The bifluoride ion, which is known to have the highest hydrogen bond energy of ≈160 kJ mol-1 , is the most famous among many examples of [X(HX)n ]- anions (X=F, Cl) known in the literature. In contrast, little is known about poly(hydrogen halide) halogenates containing two different halogens, ([X(HY)n ]- ). In this work we present the synthesis of anions of the type [X(HY)n ]- (X=Br, I, ClO4 ; Y=Cl, Br, CN) stabilized by the [PPh4 ]+ and [PPN]+ cation. The obtained compounds have been characterized by single-crystal X-ray diffraction, Raman spectroscopy and quantum-chemical calculations. In addition, the behavior of halide ions in hydrogen fluoride was investigated by using experimental and quantum-chemical methods in order to gain knowledge on the acidity of hydrogen halides in HF.
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Affiliation(s)
- Patrick Voßnacker
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie–Anorganische ChemieFreie Universität BerlinFabeckstrasse 34/3614195BerlinGermany
| | - Simon Steinhauer
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie–Anorganische ChemieFreie Universität BerlinFabeckstrasse 34/3614195BerlinGermany
| | - Julia Bader
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie–Anorganische ChemieFreie Universität BerlinFabeckstrasse 34/3614195BerlinGermany
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, PharmazieInstitut für Chemie und Biochemie–Anorganische ChemieFreie Universität BerlinFabeckstrasse 34/3614195BerlinGermany
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3
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Abdelbassit MS, Curnow OJ, Brooke SJ, Waterland MR. The Bromine‐Chlorine Interhalides [Br
3
Cl
5
]
2
–
, [Br
4
Cl
4
]
2
–
and [Br
6.56
Cl
1.44
]
2
–. Eur J Inorg Chem 2020. [DOI: 10.1002/ejic.202000478] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/12/2022]
Affiliation(s)
- Mohammed S. Abdelbassit
- School of Physical and Chemical Sciences University of Canterbury Private Bag 4800 Christchurch New Zealand
| | - Owen J. Curnow
- School of Physical and Chemical Sciences University of Canterbury Private Bag 4800 Christchurch New Zealand
| | - Samuel J. Brooke
- Institute of Fundamental Sciences Massey University Private Bag 11‐222 4442 Palmerston North New Zealand
| | - Mark R. Waterland
- Institute of Fundamental Sciences Massey University Private Bag 11‐222 4442 Palmerston North New Zealand
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Pröhm P, Schmid JR, Sonnenberg K, Voßnacker P, Steinhauer S, Schattenberg CJ, Müller R, Kaupp M, Riedel S. Improved Access to Organo-Soluble Di- and Tetrafluoridochlorate(I)/(III) Salts. Angew Chem Int Ed Engl 2020; 59:16002-16006. [PMID: 32459871 PMCID: PMC7540313 DOI: 10.1002/anie.202006268] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/30/2020] [Revised: 05/18/2020] [Indexed: 12/30/2022]
Abstract
A facile one-pot gram-scale synthesis of tetraalkylammonium tetrafluoridochlorate(III) [cat][ClF4 ] ([cat]=[NEt3 Me]+ , [NEt4 ]+ ) is described. An acetonitrile solution of the corresponding alkylammonium chloride salt is fluorinated with diluted fluorine at low temperatures. The reaction proceeds via the [ClF2 ]- anion which is structurally characterized for the first time. The potential application of [ClF4 ]- salts as fluorinating agents is evaluated by the reaction with diphenyl disulfide, Ph2 S2 , to pentafluorosulfanyl benzene, PhSF5 . The CN moieties in acetonitrile and [B(CN)4 ]- are transferred in CF3 groups. Exposure of carbon monoxide, CO, leads to the formation of carbonyl fluoride, COF2 , and elemental gold is dissolved under the formation of tetrafluoridoaurate [AuF4 ]- .
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Affiliation(s)
- P. Pröhm
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - J. R. Schmid
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - K. Sonnenberg
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - P. Voßnacker
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - S. Steinhauer
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
| | - C. J. Schattenberg
- Technische Universität BerlinDepartment of Chemistry: Theoretical ChemistrySekr. C7, Strasse des 17. Juni 13510623BerlinGermany
| | - R. Müller
- Technische Universität BerlinDepartment of Chemistry: Theoretical ChemistrySekr. C7, Strasse des 17. Juni 13510623BerlinGermany
| | - M. Kaupp
- Technische Universität BerlinDepartment of Chemistry: Theoretical ChemistrySekr. C7, Strasse des 17. Juni 13510623BerlinGermany
| | - S. Riedel
- Freie Universität BerlinInstitut of Chemistry and BiochemistryFabeckstr. 34/3614195BerlinGermany
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Pröhm P, Schmid JR, Sonnenberg K, Voßnacker P, Steinhauer S, Schattenberg CJ, Müller R, Kaupp M, Riedel S. Verbesserter Zugang zu organisch löslichen Di‐ und Tetrafluoridochlorat(I/III)‐Salzen. Angew Chem Int Ed Engl 2020. [DOI: 10.1002/ange.202006268] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/03/2023]
Affiliation(s)
- P. Pröhm
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - J. R. Schmid
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - K. Sonnenberg
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - P. Voßnacker
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - S. Steinhauer
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - C. J. Schattenberg
- Technische Universität Berlin Institut für Chemie: Theoretische Chemie Sekr. C7, Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin Deutschland
| | - R. Müller
- Technische Universität Berlin Institut für Chemie: Theoretische Chemie Sekr. C7, Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin Deutschland
| | - M. Kaupp
- Technische Universität Berlin Institut für Chemie: Theoretische Chemie Sekr. C7, Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin Deutschland
| | - S. Riedel
- Freie Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Deutschland
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Sonnenberg K, Mann L, Redeker FA, Schmidt B, Riedel S. Polyhalogen and Polyinterhalogen Anions from Fluorine to Iodine. Angew Chem Int Ed Engl 2020; 59:5464-5493. [DOI: 10.1002/anie.201903197] [Citation(s) in RCA: 56] [Impact Index Per Article: 14.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/14/2019] [Revised: 05/14/2019] [Indexed: 11/05/2022]
Affiliation(s)
- Karsten Sonnenberg
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie—Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Germany
| | - Lisa Mann
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie—Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Germany
| | - Frenio A. Redeker
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie—Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Germany
| | - Benjamin Schmidt
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie—Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Germany
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie—Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstr. 34/36 14195 Berlin Germany
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Sonnenberg K, Mann L, Redeker FA, Schmidt B, Riedel S. Polyhalogen‐ und Polyinterhalogen‐Anionen von Fluor bis Iod. Angew Chem Int Ed Engl 2020. [DOI: 10.1002/ange.201903197] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 5.5] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/08/2022]
Affiliation(s)
- Karsten Sonnenberg
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Lisa Mann
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Frenio A. Redeker
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Benjamin Schmidt
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische Chemie Freie Universität Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
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Schmidt B, Schröder B, Sonnenberg K, Steinhauer S, Riedel S. From Polyhalides to Polypseudohalides: Chemistry Based on Cyanogen Bromide. Angew Chem Int Ed Engl 2019; 58:10340-10344. [PMID: 31050139 DOI: 10.1002/anie.201903539] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 2.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/22/2019] [Revised: 04/18/2019] [Indexed: 11/08/2022]
Abstract
Pseudohalogens are defined as molecular entities that resemble the halogens in their chemistry. While our understanding of polyhalogen chemistry has increased over the last years, research on polypseudohalogen compounds is lacking. The pseudohalogen BrCN possesses a highly pronounced σ-hole at the bromine side of the molecule, inducing strong halogen bonding. This allows the synthesis and characterization of new polypseudohalogen anions, as shown by the single-crystal X-ray diffraction of [PNP][Br(BrCN)] and [PNP][Br(BrCN)3 ]. Both the nearly linear anion [Br(BrCN)]- and the distorted pyramidal anion [Br(BrCN)3 ]- were characterized by Raman spectroscopy and quantum-chemical calculations. The behavior of the polypseudohalogen compounds in solution and as room-temperature ionic liquids (RT-ILs) using the [NBu4 ]+ cation was studied by 13 C and 15 N NMR spectroscopy. These types of ILs are capable of dissolving elemental gold and offer themselves as promising compounds in metal recycling.
Collapse
Affiliation(s)
- Benjamin Schmidt
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie-Anorganische Chemie, FU Berlin, Fabeckstraße 34/36, 14195, Berlin, Germany
| | - Benjamin Schröder
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie-Anorganische Chemie, FU Berlin, Fabeckstraße 34/36, 14195, Berlin, Germany
| | - Karsten Sonnenberg
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie-Anorganische Chemie, FU Berlin, Fabeckstraße 34/36, 14195, Berlin, Germany
| | - Simon Steinhauer
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie-Anorganische Chemie, FU Berlin, Fabeckstraße 34/36, 14195, Berlin, Germany
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie-Anorganische Chemie, FU Berlin, Fabeckstraße 34/36, 14195, Berlin, Germany
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Collapse
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Schmidt B, Schröder B, Sonnenberg K, Steinhauer S, Riedel S. Von Polyhalogeniden zu Polypseudohalogeniden: Chemie basierend auf Bromcyan. Angew Chem Int Ed Engl 2019. [DOI: 10.1002/ange.201903539] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 1.2] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/14/2022]
Affiliation(s)
- Benjamin Schmidt
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische ChemieFU Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Benjamin Schröder
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische ChemieFU Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Karsten Sonnenberg
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische ChemieFU Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Simon Steinhauer
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische ChemieFU Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
| | - Sebastian Riedel
- Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie – Anorganische ChemieFU Berlin Fabeckstraße 34/36 14195 Berlin Deutschland
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Collapse
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