사산화 오스뮴

Osmium tetroxide
사산화 오스뮴
Stick model osmium tetroxide
Ball and stick model of osmium tetroxide
Osmium tetroxide 0.1 gram in ampoule.jpg
이름
기본 가장 널리 이름
오스뮴 tetraoxide
체계적인 가장 널리 이름
Tetraoxoosmium
다른 이름들
Osmium(8세)산화
식별자
3D모델(JSmol)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.040.038 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 244-058-7
메쉬 오스뮴+사산화물
RTECS 번호
  • RN1140000
유니
UN 번호 UN 2471
  • InChI=1S/4O.OS checkY
    키 : VUVGYHUDAICLFK-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1S/4O.OS
    키 : VUVGYHUDAICLFK-UHFFFAOYSA-N
  • InChI=1/4O.Os/rO4Os/c1-5(2,3)4
    키: VUVGYHUDAICLFK-TYHKRQCIAE
  • O=[Os](=O)(=O)=O
특성.
OSO4
몰 질량 254.23 g/g
외모 흰색 휘발성 고체
냄새 매캐한 염소 모양
밀도 4.9 g/cm3[1]
녹는점 40.25°C(104.45°F, 313.40K)
비등점 129.7°C(265.5°F, 402.8K)
5.70g/100mL(10°C)
6.23g/100mL(25°C)
용해성 대부분의 유기용제, 수산화암모늄, 옥시염산인 등에 용해된다.
CCl에서의4 용해도 375 g/100 mL
증기압 7 mmHg (20 °C)[2]
구조[3]
단사정계, mS20
C2/c
a = 9.379Ω, b = 4.515Ω, c = 8.630Ω
α = 90°,β = 116.58°, β = 90°
격자 볼륨(V)
 326.83 o
수식 단위(Z)
 4
사면체의
위험 요소
GHS 라벨링:
GHS05: CorrosiveGHS06: Toxic
위험.
H300, H310, H314, H330
P260, , , , , , , , , , , , , , , , , ,,
NFPA 704(파이어 다이아몬드)
치사량 또는 농도(LD, LC):
LCLo(최저 공개)
 1316 mg/m3 (표준, 30분)
423 mg/m3 (랫, 4 시간)
423 mg/m3 (표준, 4 시간)[4]
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)
 TWA 0.002mg/m3[2]
REL(권장)
 TWA 0.002mg/m3 (0.0002ppm) ST 0.006mg/m3 (0.0006ppm)[2]
IDLH(즉시 위험)
 1 mg/m3[2]
안전 데이터 시트(SDS) ICSC 0528
관련 화합물
기타 캐티온
 사산화 루테늄
관련 산화 오스뮴
 산화 오스뮴(IV)
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

사산화 오스뮴(Osmium etroxide, 또한 산화 오스뮴4(VIII))이 화합물은 독성과 오스뮴의 희귀성에도 불구하고 다양한 용도로 사용되기 때문에 주목할 만하다.또한 고체가 휘발성이라는 특이한 특성도 많이 있습니다.화합물은 무색이지만 대부분의 샘플은 [5]노란색으로 보입니다.이는 [6]황갈색인 불순물2 OsO가 존재하기 때문일 가능성이 높습니다.생물학에서는 지질과 결합하는 특성 때문에 전자현미경 검사에서 널리 사용되는 얼룩이 되었다.

물리 속성

OSO의4[3] 결정 구조

산화 오스뮴(VII)은 단사정계 [3][7]결정을 형성한다.특유의 매캐한 염소 냄새가 난다.오스뮴이라는 원소 이름은 그리스어로 냄새를 뜻하는 오스미에서 유래했다.OSO는4 휘발성이 있습니다.실온에서 회복됩니다.다양한 유기 용제에 용해됩니다.또한 물에 적당히 녹으며, 물과 가역적으로 반응하여 오스미산을 형성합니다(아래 [8]참조).순수한 산화 오스뮴(VIII)은 무색일[9] 가능성이 높으며 노란색은 이산화 오스뮴([10]OsO2) 불순물 때문이라고 알려져 왔다.사산화 오스뮴 분자는 사면체이므로 극성이 아니다.이 비극성은 OSO가 충전된 세포막을 침투하는 데 도움이4 됩니다.OsO는4 물보다 사염화탄소에 518배 더 잘 녹는다.

구조 및 전자 구성

OsO의4 오스뮴은 산화수가 VII이지만 화합물 내의 결합은 대부분 공유가 되어 있기 때문에 금속은 상응하는 8+ 전하를 가지고 있지 않다(정식 8+ 전하를 생성하는 데 필요한 이온화 에너지 또한 일반 화학 반응에서 사용 가능한 에너지를 훨씬 초과한다).오스뮴 원자는 8개의 원자가 전자(6s2, 5d6)를 가지며, 4개의 산화물 배위자에 이중 결합되어 16개의 전자 복합체를 형성합니다.이것은 과망간산염과 크롬산 이온과 등전자적입니다.

합성

OsO는4 주변 온도에서 O와 반응할2 때 천천히 형성된다.벌크 고체의 반응을 위해서는 400°[11]C까지 가열해야 합니다.

반응

알케인의 산화

알케인은 OsO를4 첨가하여 시스-디올에 가수분해되는 다이올라트 종을 생성한다.그물 과정은 디히드록실화라고 불린다.이는 OSO와4 알켄 사이의 [3 + 2] 사이클로드디션 반응을 통해 진행되어 빠르게 가수분해되어 바이시날 디올을 생성한다.산소원자가 합체공정에서 첨가되면 입체화학이 시스화된다.

알케인의 시스디히드록실화에 대한 이상적인 묘사.

OsO는4 가격이 비싸고 독성이 강해 화학량학적으로 사용하기에는 매력적이지 않은 시약이다.그러나 그 반응은 Os(VII) 부산물을 Os(VII)에 다시 산화시키는 재산화제를 첨가함으로써 촉매로 만들어진다.대표적인 시약으로는 HO(Milas hydroxylation), N-메틸모르폴린 N-옥사이드(Upjohn dihydroxylation), KFe3(CN)/6물이 있다22.이 재산화제들은 그 자체로 알케인과 반응하지 않는다.촉매로는 오스메이트(VI)염(OsO2(OH)),42− 삼염화 오스뮴 수화물(OsCl3·xHO2)을 들 수 있다.이 종들은 이런 산화제가 [12]있을 때 오스뮴(VII)으로 산화한다.

제3의 아민과 피리딘과 같은 루이스 염기는 디히드록실화의 속도를 증가시킨다.이 "리간드 가속"은 알켄에 더 빨리 첨가되는 부가물 OsOL의4 형성에 의해 발생합니다.아민이 키랄이면 디히드록실화는 에난티오선택성으로 진행될 수 있다(샤프리스 비대칭 디히드록실화 [13]참조).OsO는4 대부분의 [14]탄수화물과 반응하지 않는다.

이 과정은 레미외-존슨 산화에서 두 개의 알데히드를 생성하도록 확장될 수 있으며, 이 알데히드는 디올 분열을 달성하고 OsO의4 촉매 부하를 재생하기 위해 주기산염(periodate)을 사용한다.이 과정은 오존 분해와 동등합니다.

Lemieux–Johnson oxidation.svg

배위 화학

OsO3(N-t-Bu)(복수결합이 명시적으로 그려지지 않음)의 구조는 아미노알코올에 [15]도중에 알케인을 첨가하는 오스뮴(VII)-옥소이미드의 종류를 나타낸다.

OsO는4 루이스산이고 가벼운 산화제입니다.알칼리성 수용액과 반응하여 주변 음이온
4 OsO(OH)2−
2[16]를 생성합니다.이 종은 쉽게 음이온인 OsO
2(OH)2−
4로 환원된다.

루이스 염기가 아민일 경우 부가물도 형성됩니다.따라서44 OsO는 헥사민과 복합화된 osmeth의 형태로 저장될 수 있다.Osmeth는 테트라히드로프랑(THF)에 녹여 완충액에 희석하여 OsO의4 [17]희석(0.25%) 작업용액을 만들 수 있다.

tert-BuNH를2 사용하면 이미도 유도체가 생성됩니다.

OSO4 + MeCNH32 → OSO3 (NCMe3) + HO2

마찬가지로 NH를 사용하면3 니트리도 복합체를 얻을 수 있다.

OSO4 + NH3 + KOH → K[Os(N)O3] + 22 HO

[Os(N)O3]− 음이온은 등전자이며 OSO와4 같은 구조입니다.

OsO는4 Tert-Butyl 알코올에 매우 잘 용해됩니다.용액에서 수소에 의해 쉽게 오스뮴 금속으로 환원된다.현탁된 오스뮴 금속은 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 다양한 유기 화학 물질의 수소화를 촉매하는 데 사용될 수 있습니다.

OSO4 + 4 H2 → Os + 4 HO2

OsO는4 400K와 200sbar의 메탄올에서 일산화탄소와 함께 "환원 카르보닐화"를 통해 삼각형 클러스터3 Os(CO)12를 생성한다.

34 OSO + 24 CO → Os3(CO)12 + 12 CO2[11]

옥소플루오르화물

오스뮴은 여러 개의 옥소플루오르화물을 형성하는데, 모두 습기에 매우 민감합니다.보라색 cis-O무수24 HF [18]용액에서 77K에서 OF:

OSO4 + 2 KrF2 → cis-OsO2F4 + 2 Kr + O2

또한4 OSO는 F와2 반응하여 노란색32 [19]OSOF를 형성합니다.

OSO4 x 2 + F x 22 → OSOF32 x 2 + O2

OSO는4 298K에서 [MeN4]F의 등가 1개,[11] 253K에서 2개의 등가 2개와 반응합니다.

OSO4 + [MeN4]F → [MeN4] [ OsOF4 ]
OSO4 + 2 [ MeN4 ]F → [ MeN4 2][ cis - Os ][OF42]

사용하다

유기합성

유기합성에서4 OsO는 알케인을 바이시날 디올에 산화시키는 데 널리 사용되며, 같은 쪽에 두 개의 수산기를 첨가한다(싱크 첨가).위의 반응 및 메커니즘을 참조하십시오.이 반응은 촉매 반응(Upjohn dihydroxylation)과 비대칭 반응(Sharfless Asymmetric dihdroxylation) 모두 이루어졌다.

또한 산화 오스뮴(VII)은 샤프리스 옥시아미네이션의 촉매량으로 사용되어 바이시날 아미노알코올을 생성한다.

OsO는4 과산화나트륨과 조합하여 과산화나트륨이 디히드록실화에 의해 형성된 디올을 분해하고 OsO로3 다시4 산화시키는 역할을 할 때 알케인의 산화적 분해(레미외존슨 산화)에 사용된다.순변환은 오존 분해에 의해 생성된 것과 동일하다.다음은 [20]이소스테비올의 전체 합성으로부터 얻은 예입니다.

Isosteviol-OsO4.svg

생물학적 염색

OsO는4 [21]투과전자현미경(TEM)에 사용되는 널리 사용되는 염색제이며 이미지와 대조됩니다.이 염색법은 문헌상 OTO[22](Osmium Tetraoxide) 방식 또는 오스뮴 함침법[23] 또는 오스뮴 염색법으로 알려져 있다.지질염색제로는 스패터 코팅의 대안으로 주사전자현미경법(SEM)에도 유용하다.중금속을 세포막에 직접 삽입하여 세포막을 금속층으로 코팅할 필요 없이 높은 전자 산란률을 만들어 세포막의 세부 사항을 모호하게 할 수 있습니다.혈장막염색에서는 오스뮴(VII)산화물이 인지질두부영역을 결합함으로써 인접한 원형질(세포질)과 대비된다.또한 산화 오스뮴(VII)은 HgCl과2 함께 생체 시료를 고정하는 데도 사용된다.그것의 빠른 살상 능력은 원생동물과 같은 살아있는 표본을 빠르게 죽이는 데 사용됩니다.OSO는4 많은 단백질을 구조적 특징을 파괴하지 않고 겔로 변형시킴으로써 안정화시킨다.OSO에 의해4 안정화 된 조직 단백질은 탈수 [14]시 알코올에 의해 응고되지 않는다.광학 현미경 [24]검사에서 산화 오스뮴(VII)은 지질 착색제로도 사용된다.OSO는4 또한 사람의 각막을 오염시킵니다(안전 고려 사항 참조).

에폭시 수지(황색)에 사산화 오스뮴(검은색)이 박혀 고정/염색된 셀 샘플.사산화 오스뮴의 영향으로 세포는 검다.

폴리머 염색

또, 코폴리머를 우선적으로 착색하기 위해서도 사용되며, 가장 잘 알려진 예는 블록 코폴리머로, 소재의 미세 구조를 나타내도록 한 상으로 착색할 수 있다.예를 들어 폴리스티렌 엔드 캡을 가진 중심 폴리부타디엔 사슬을 가진 스티렌-부타디엔 블록 공중합체.OsO로4 처리하면 부타디엔 매트릭스가 우선적으로 반응하여 산화물을 흡수합니다.중금속이 존재하면 전자빔을 차단하기에 충분하기 때문에 폴리스티렌 도메인은 TEM의 박막에서 명확하게 볼 수 있습니다.

오스뮴 광석 정제

OsO는4 그 광석에서 오스뮴을 추출하는 중간체이다.오스뮴 잔류물은 녹는 Na[OsO4(OH)]2를 형성하는2 과산화나트륨(NaO22)으로 처리한다.염소에 노출되면 이 소금은 OsO를 생성합니다4.정제 마지막 단계에서 조OsO를4 알코올성 NaOH에 녹여 Na[OsO2(OH)]4를 형성하고2 NHCl로4 처리하면 (NH4)[4OsOCl22]이 된다.이 소금은 수소 아래에서 환원되어 오스뮴을 [8]만든다.

벅민스터풀레렌 부가물

OSO는4 60원자 탄소 동위원소인 벅민스터풀레렌의 축구공 모델 확인을 허용했다.OsO4 유도체로 형성된 부가물은 C60(OsO4)(4-tert-부틸피리딘)2였다.이 부가물은 플라렌의 대칭을 깨뜨려 X선 [25]결정학에 의한 C의60 결정화와 구조의 확인을 가능하게 했다.

안전에 관한 고려사항

독극물 경고 라벨

OSO는4 독성이 강하다.특히 냄새를 감지할 수 있는 농도보다 훨씬 낮은 농도로 흡입하면 폐부종과 후속 사망에 이를 수 있다.노출 [citation needed]후 눈에 띄는 증상이 나타날 때까지 몇 시간이 걸릴 수 있습니다.

OSO는4 인간의 각막을 되돌릴 수 없을 정도로 오염시켜 실명시킬 수 있다.오스뮴(VII) 산화물의 허용 피폭 한계(8시간 평균)는 2µg/m이다3.[7]산화 오스뮴(VII)은 플라스틱 및 식품 포장에 침투할 수 있으므로 냉장된 [14]유리에 보관해야 한다.

2004년 4월 6일, 영국 정보 소식통은 자신들이 OSO와 관련된 폭탄을4 [26]터뜨리려는 알카에다 동조자들의 음모를 좌절시켰다고 믿었다.뉴사이언티스트가 인터뷰한 전문가들은 오스뮴 산화물의 독성을 확인했지만, 일부는 오스뮴 산화물을 무기에 사용하는 것이 매우 비싸고, 폭발에 의해 파괴될 수 있으며, 남아 있는 독성 가스도 [27]폭발에 의해 분산될 수 있다고 지적했다.

레퍼런스

  1. ^ "Osmium tetroxide ICSC: 0528". InChem.
  2. ^ a b c d NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0473". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ^ a b c Krebs, B.; Hasse, K. D. (1976). "Refinements of the Crystal Structures of KTcO4, KReO4 and OsO4. The Bond Lengths in Tetrahedral Oxo-Anions and Oxides of d0 Transition Metals". Acta Crystallographica B. 32 (5): 1334–1337. doi:10.1107/S056774087600530X.
  4. ^ "Osmium tetroxide (as Os)". Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  5. ^ Girolami, Gregory (2012). "Osmium weighs". Nature Chemistry. 4 (11): 954. Bibcode:2012NatCh...4..954G. doi:10.1038/nchem.1479. PMID 23089872.
  6. ^ 면과 윌킨슨, 고급 무기 화학, 페이지 1002
  7. ^ a b "Osmium tetroxide (as Os)". Documentation for Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLHs). Centers for Disease Control. 2 November 2018.
  8. ^ a b Thompson, M. "Osmium tetroxide (OsO4)". Bristol University. Retrieved 2012-04-07.
  9. ^ Butler, I. S.; Harrod, J. F. (1989). Inorganic Chemistry: Principles and Applications. Benjamin / Cummings. p. 343. ISBN 978-0-8053-0247-9. Retrieved 2012-04-07.
  10. ^ Cotton, F. A. (2007). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). New Delhi, India: J. Wiley. p. 1002. ISBN 978-81-265-1338-3.
  11. ^ a b c Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice Hall. pp. 671–673, 710. ISBN 978-0-13-039913-7.
  12. ^ Ogino, Y.; Chen, H.; Kwong, H.-L.; Sharpless, K. B. (1991). "On the timing of hydrolysis / reoxidation in the osmium-catalyzed asymmetric dihydroxylation of olefins using potassium ferricyanide as the reoxidant". Tetrahedron Letters. 32 (32): 3965–3968. doi:10.1016/0040-4039(91)80601-2.
  13. ^ Berrisford, D. J.; Bolm, C.; Sharpless, K. B. (1995). "Ligand-Accelerated Catalysis". Angewandte Chemie International Edition. 34 (10): 1059–1070. doi:10.1002/anie.199510591.
  14. ^ a b c Hayat, M. A. (2000). Principles and Techniques of Electron Microscopy: Biological Applications. Cambridge University Press. pp. 45–61. ISBN 0-521-63287-0.
  15. ^ Brian S. McGilligan, John Arnold, Geoffrey Wilkinson, Bilquis Hussain-Bates, Michael B. Hursthouse (1990). "Reactions of Dimesityldioxo-Osmium(VI) with Donor Ligands; Reactions of MO2(2,4,6-Me3C6H2)2, M = Os or Re, with Nitrogen Oxides. X-Ray Crystal Structures of [2,4,6-Me3C6H2N2]+[OsO2(ONO2)2(2,4,6-Me3C6H2)]–, OsO(NBut)(2,4,6-Me3C6H2)2, OsO3(NBut), and ReO3[N(2,4,6-Me3C6H2)2]". J. Chem. Soc., Dalton Trans. (8): 2465–2475. doi:10.1039/DT9900002465.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  16. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  17. ^ Kiernan, J. A. "Re: "Disposal" of Osmium Tetroxide "Waste"". Department of Anatomy & Cell Biology, The University of Western Ontario.
  18. ^ Christe, K. O.; Dixon, D. A.; Mack, H. G.; Oberhammer, H.; Pagelot, A.; Sanders, J. C. P.; Schrobilgen, G. J. (1993). "Osmium tetrafluoride dioxide, cis-OsO2F4". Journal of the American Chemical Society. 115 (24): 11279–11284. doi:10.1021/ja00077a029.
  19. ^ Cotton, S. A. (1997). Chemistry of Precious Metals. London: Chapman and Hall. ISBN 0-7514-0413-6.
  20. ^ Snider, B. B.; Kiselgof, J. Y.; Foxman, B. M. (1998). "Total Syntheses of (±)-Isosteviol and (±)-Beyer-15-ene-3β,19-diol by Manganese(III)-Based Oxidative Quadruple Free-Radical Cyclization". Journal of Organic Chemistry. 63 (22): 7945–7952. doi:10.1021/jo981238x.
  21. ^ Bozzola, J. J.; Russell, L. D. (1999). "Specimen Preparation for Transmission Electron Microscopy". Electron Microscopy : Principles and Techniques for Biologists. Sudbury, MA: Jones and Bartlett. pp. 21–31. ISBN 978-0-7637-0192-5.
  22. ^ Seligman, Arnold M.; Wasserkrug, Hannah L.; Hanker, Jacob S. (1966-08-01). "A new staining method (OTO) for enhancing contrast of lipid--containing membranes and droplets in osmium tetroxide--fixed tissue with osmiophilic thiocarbohydrazide(TCH)". The Journal of Cell Biology. 30 (2): 424–432. doi:10.1083/jcb.30.2.424. ISSN 0021-9525. PMC 2106998. PMID 4165523.
  23. ^ Tapia, Juan C.; Kasthuri, Narayanan; Hayworth, Kenneth; Schalek, Richard; Lichtman, Jeff W.; Smith, Stephen J; Buchanan, JoAnn (2012-01-12). "High contrast en bloc staining of neuronal tissue for field emission scanning electron microscopy". Nature Protocols. 7 (2): 193–206. doi:10.1038/nprot.2011.439. ISSN 1754-2189. PMC 3701260. PMID 22240582.
  24. ^ Di Scipio, F.; Raimondo, S.; Tos, P.; Geuna, S. (2008). "A simple protocol for paraffin-embedded myelin sheath staining with osmium(VIII) oxide for light microscope observation". Microscopy Research and Technique. 71 (7): 497–502. doi:10.1002/jemt.20577. PMID 18320578. S2CID 9404999.
  25. ^ Hawkins, J. M.; Meyer, A.; Lewis, T. A.; Loren, S.; Hollander, F. J. (1991). "Crystal Structure of Osmylated C60: Confirmation of the Soccer Ball Framework". Science. 252 (5003): 312–313. Bibcode:1991Sci...252..312H. doi:10.1126/science.252.5003.312. PMID 17769278. S2CID 36255748.
  26. ^ "Chemical 'bomb plot' in UK foiled". BBC News. 2004-04-06.
  27. ^ Bhattacharya, S. (2004-04-07). "Experts divided over poison bomb claim". New Scientist.

외부 링크