氯化锑(III)重氮化物SbCl(N3)2：合成、结构与DFT计算
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更新于2024-08-07
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"这篇学术论文详细探讨了氯化锑(III)重氮化物SbCl(N3)2的合成、表征、晶体结构以及混合DFT计算。研究由Thomas M. KlapoÈtke等人在2000年进行，他们在Munich的Ludwig-Maximilians University化学系进行了实验。SbCl(N3)2是通过叠氮化钠与SbCl3在二氯甲烷中反应得到的。"
氯化锑(III)重氮化物SbCl(N3)2是一种重要的无机化合物，其合成方法描述如下：通过将两当量的叠氮化钠与三氯化锑(SbCl3)在有机溶剂二氯甲烷(CH2Cl2)中反应，可以制备得到SbCl(N3)2。这一过程揭示了叠氮化物与卤化物之间的化学转化能力。
论文中提到的晶体结构分析显示，SbCl(N3)2在单斜空间群C2/c中结晶，晶格参数为a = 11.694(4) å, b = 7.751(4) å, c = 12.241(5) å, β = 100.45(1)°，每个单元格包含8个分子。这一结构表明，SbCl(N3)2分子间存在相互作用，形成了链状结构。这种结构对于理解化合物的稳定性和反应性至关重要。
为了进一步了解SbCl(N3)2的性质，研究人员采用了X射线结构测定，这使得能够精确地确定分子间的键合情况和空间排列。此外，他们还利用拉曼光谱和红外光谱对化合物的振动模式进行了表征，并将这些频谱数据与混合密度泛函理论(DFT)计算的结果进行对比，以确定分子的正常振动模式。
关键词包括锑、叠氮化物、晶体结构和混合DFT计算，这些反映了论文的主要研究内容。混合DFT计算是理论化学中常用的一种方法，它结合了不同的密度泛函理论方法，以更准确地预测物质的电子结构和性质。在这项研究中，这种方法用于解释实验观察到的谱学数据，并提供了对SbCl(N3)2分子动力学行为的深入理解。
这篇论文提供了关于SbCl(N3)2合成、结构和性质的详细信息，对于理解和开发基于此类化合物的新材料或化学反应具有重要意义。通过实验与理论计算的结合，研究者能够全面解析这一重氮化物的特性，为未来的研究提供了基础。
Synthesis, Characterization, Crystal Structure, and hybrid DFT Computation
of Antimony(III) Chloride Diazide, SbCl(N
3
)
2
Thomas M. Klapo
È
tke*, Heinrich No
È
th, Thomas Schu
È
tt, and Marcus Warchold
Munich, Department of Chemistry, Ludwig-Maximilians University
Received September 11th, 2000.
Abstract. SbCl(N
3
)
2
was synthesized by the reaction of two
equivalents of sodium azide with SbCl
3
in CH
2
Cl
2
.The
structure of the compound was determined by X-ray struc-
ture determination. SbCl(N
3
)
2
crystallizes in the monoclinic
space group C2/c with a = 11.694(4), b = 7.751(4) and
c = 12.241(5) A
Ê
, b = 100.45(1)°, with 8 formula units per unit
cell. The SbCl(N
3
)
2
molecules show interactions to form
chains. The frequencies obtained by Raman and infrared
spectroscopy were assigned to the normal modes of the
SbCl(N
3
)
2
molecules in comparison with computational re-
sults.
Keywords: Antimony; Azides; Crystal structure; hybrid DFT
Synthese, Charakterisierung, Kristallstruktur und hybrid-DFT-Berechnung
von Antimon(III)-chlorid-diazid, SbCl(N
3
)
2
Inhaltsu
È
bersicht. SbCl(N
3
)
2
wurde durch die Umsetzung von
zwei Øquivalenten Natriumazid mit SbCl
3
in CH
2
Cl
2
synthe-
tisiert. Die Struktur der Verbindung wurde durch RoÈntgen-
strukturanalyse bestimmt. SbCl(N
3
)
2
kristallisiert in der mo-
noklinen Raumgruppe C2/c mit den Gitterkonstanten
a = 11.694(4), b = 7.751(4) und c = 12.241(5) A
Ê
, b = 100.45(1)°,
mit 8 Formeleinheiten in der Elementarzelle. Die SbCl(N
3
)
2
-
MolekuÈ le bilden Ketten durch zwischenmolekulare Wechsel-
wirkungen. Die durch Raman- und Infrarot-Spektroskopie
erhaltenen Banden wurden den Normalschwingungen der
SbCl(N
3
)
2
-MolekuÈ le zugeordnet und mit berechneten Ergeb-
nissen verglichen.
Introduction
Recently we have been studying the reactions of var-
ious group 15 elements with silver azide, sodium azide
or trimethylsilyl azide [1±4]. In 1996 we reported on
the synthesis of the first binary antimony azide species
Sb(N
3
)
3
[5]. However we were unable to grow suitable
crystals for X-ray diffraction of Sb(N
3
)
3
. The structural
characterization of antimony azide species was so far
only possible when organic ligands were present, except
for the ternary antimony(V) species (SbCl
4
N
3
)
2
[6].
The structure of the molecules {[(PN
t
Bu)
2
(N
t
Bu)
2
]-
SbN
3
} [7], [(CH
3
)
3
SbN
3
]
2
O [8], Me
2
SbN
3
[9] and
[(C
6
H
5
)
3
SbN
3
]
2
O [10] could be solved by X-ray diffrac-
tion. The weak crystallization tendency of Sb(N
3
)
3
prompted us to find a better crystallizing antimony
azide species having a minor azide content. Here we re-
port on the synthesis, the spectroscopic properties and
the crystal structure of the first mixed halide pseudoha-
lide antimony(III) species, SbCl(N
3
)
2
.
Results and Discussion
SbCl(N
3
)
2
was prepared by the reaction of two
equivalents of sodium azide with SbCl
3
in CH
2
Cl
2
at
room temperature. After filtration and removing the
solvent under dynamic vacuum a colorless solid
remained. Recrystallization from the same solvent at
±30 °C gave single crystals suitable for the X-ray
measurements.
Crystal Structure of SbCl(N
3
)
2
The crystal structure at ±90 °C reveals that SbCl(N
3
)
2
forms isolated molecules in which the antimony atom
including the lone pair of electron is surrounded in a
pyramidal fashion by two nitrogen atoms and one
chlorine atom. The N1±Sb±N4 angle is 90.5(3)°, the
N1±Sb±Cl1 angle is 91.0(2)° and the N4±Sb±Cl1 angle
is 88.7(2)°. The molecular unit is shown in Fig. 1. Ta-
ble 1 shows the experimental and calculated bond
lengths and angles of the SbCl(N
3
)
2
unit. The Sb±N
distances (2.15 A
Ê
) are in good agreement with the
reported Sb±N distances of other antimony azides
[6±10].
The azide ligands in SbCl(N
3
)
2
are different. One
azide unit shows a ªnormalº behavior with an N4±N5
distance of 1.22(1) A
Ê
and an N5±N6 distance of
1.13(1) A
Ê
, while the other azide unit shows unrealistic
Z. Anorg. Allg. Chem. 2001, 627, 81±84 Ó WILEY-VCH Verlag GmbH, D-69451 Weinheim, 2001 0044±2313/01/62781±84 $ 17.50+.50/0 81
* Prof. Dr. Thomas M. KlapoÈ tke,
Department of Chemistry, Ludwig-Maximilians-University,
Butenandtstr. 5±13 (D),
D-81377 Munich, Germany
e-mail: tmk@cup.uni-muenchen.de
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