Pentazol

A pentazol aromás vegyület, amelyben az 5 tagú gyűrű minden atomja nitrogén, közülük egyhez egy hidrogénatom kapcsolódik. Képlete HN₅. Bár szigorúan véve homociklusos szervetlen vegyület, történetileg az 1–5 heterociklikus azolok utolsó tagjának tekintik, mely sorba a pirrol, az imidazol és pirazol, a triazolok, a tetrazol és a pentazol tartoznak.

Pentazol
A pentazol Kekulé-féle szerkezeti képlete	Pálcikamodellje
Szabályos név	1H-Pentazol[1]
Kémiai azonosítók
CAS-szám	289-19-0
PubChem	6451467
ChemSpider	4953932
SMILES n1nn[nH]n1
InChIKey	WUHLVXDDBHWHLQ-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	HN5
Moláris tömeg	71,0414 g/mol
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

Származékai

Szubsztituált származékait összefoglalóan pentazoloknak nevezik – ezek jellemzően instabil, erősen robbanékony vegyületek. Az első szintetizált pentazol a fenilpentazol, ahol a pentazol gyűrűjét a fenilcsoporttal alkotott konjugált rendszer stabilizálja. A 4-dimetilaminofenilpentazol az egyik legstabilabb pentazolszármazék, azonban 50 °C felett ez is bomlik. Ismert, hogy az elektronküldő csoportok stabilizálják az arilpentazolokat.^[2]

Ionok

A gyűrűs pentazóliumion (N+5) – valószínű antiaromás jellege miatt – ismeretlen, szemben a nyílt láncú pentazénium izomerrel. Butler és munkatársai mutatták ki először a gyűrűs N−5 jelenlétét oldatokban, szubsztituált arilpentazolok alacsony hőmérsékleten történő bontásával. Az N₅H és N−5 jelenlétét (cinkionokkal való kölcsönhatással oldatban tartva) a bomlástermékek ¹⁵N-NMR-ével igazolták.^[3] Ezeket eleinte egyes szerzők megkérdőjelezték,^[4] de a további kísérletek a bomlástermékek részletes elemzésével, elméleti számításokkal kiegészítve az első eredményt támasztották alá.^[5][6][7] A pentazolátion vizes oldatban feltehetően néhány másodperc alatt elbomlik komplexképző szerek nélkül. A pentazolok felfedezése csak nitrogént tartalmazó sók, például N+5N−5 képzését is motiválta, melyek kiváló hajtóanyagok lehetnének űrutazáshoz.

A pentazolátot elsőként elektrospréionizációs tömegspektrometria révén mutatták ki 2002-ben,^[8] 2016-ban az iont oldatban is észlelték.^[9] 2017-ben a (N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl fehér kristályainak szerkezetét is leírták. Ebben a N−5 gyűrű síkalkatú, a kötéshosszak 1,309, 1,310, 1,310, 1,324 és 1,324 Å.^[10] Hevítéskor e só 117 °C-ig stabil, efelett ammónium-azidra bomlik.^[10] A pentazolátiont extrém nyomáson is szintetizálták: először CsN₅-ként 2016-ban, N₂-be ágyazott CsN₃-keverék lézeres hevítésével 60 GPa-on. A nyomás csökkentése után a termék 18 GPa-ig stabilnak bizonyult.^[11] 2018-ban egy másik kutatócsoport számolt be a LiN₅ nagy nyomású szintéziséről 45 GPa-on nitrogénnel körülvett tiszta lítiumból. Ez standard körülmények közt is metastabil.^[12]

Jegyzetek

1. 1H-Pentazole - PubChem Public Chemical Database. The PubChem Project. National Center for Biotechnology Information
2. Burke, L. A. (2009. december 1.). „Correlation Analysis of the Interconversion and Nitrogen Loss Reactions of Aryl Pentazenes and Pentazoles Derived From Aryl Diazonium and Azide Ions”. International Journal of Quantum Chemistry 109 (15), 3613–3618. o. DOI:10.1002/qua.22408.
3. Butler, R. N. (2003). „First generation of pentazole (HN5, pentazolic acid), the final azole, and a zinc pentazolate salt in solution: A new N-dearylation of 1-(p-methoxyphenyl) pyrazoles, a 2-(p-methoxyphenyl) tetrazole and application of the methodology to 1-(p-methoxyphenyl) pentazole”. Chemical Communications (8), 1016–1017. o. DOI:10.1039/b301491f. PMID 12744347.
4. Schroer T, HaigesR, Schneider S, Christe KO (2004. december 31.). „The race for the first generation of the pentazolate anion in solution is far from over”. Chemical Communications (12), 1607–9. o. DOI:10.1039/B417010E. PMID 15770275.
5. Butler RN, Hanniffy JM, Stephens JC, Burke LA (2008. január 31.). „A Ceric Ammonium Nitrate N-Dearylation of N-p-Anisylazoles Applied to Pyrazole, Triazole, Tetrazole, and Pentazole Rings: Release of Parent Azoles. Generation of Unstable Pentazole, HN5/N5-, in Solution”. The Journal of Organic Chemistry 73 (4), 1354–1364. o. DOI:10.1021/jo702423z. PMID 18198892.
6. Perera SA, Gregusová A, Bartlett RJ (2009. április 1.). „First Calculations of 15N−15N J Values and New Calculations of Chemical Shifts for High Nitrogen Systems: A Comment on the Long Search for HN5 and Its Pentazole Anion”. The Journal of Physical Chemistry A 113 (13), 3197–3201. o. DOI:10.1021/jp809267y. PMID 19271757.
7. „Galway discovery ahead of the world”, The Irish Times, 2009. augusztus 13.
8. Vij, A., Pavlovich, J. G., Wilson, W. W., Vij, V. and Christe, K. O. (2002). „Experimental Detection of the Pentaazacyclopentadienide (Pentazolate) Anion, cyclo-N5−”. Angew. Chem. Int. Ed 41, 3051–3054. o. DOI:<3051::AID-ANIE3051>3.0.CO;2-T 10.1002/1521-3773(20020816)41:16<3051::AID-ANIE3051>3.0.CO;2-T.
9. B. Bazanov, U. Geiger, R. Carmieli, D. Grinstein, S. Welner, Y. Haas (2016). „Detection of Cyclo-N5− in THF Solution”. Angew. Chem. Int. Ed 55, 13233. o. DOI:10.1002/anie.201605400.
10. Zhang, Chong (2017. január 26.). „Synthesis and characterization of the pentazolate anion cyclo-N₅ˉ in (N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl”. Science 355 (6323), 374–376. o. DOI:10.1126/science.aah3840. PMID 28126812.
11. Steele, Brad A. (2016. december 6.). „High-Pressure Synthesis of a Pentazolate Salt”. Chemistry of Materials 29 (2), 735. o. DOI:10.1021/acs.chemmater.6b04538. ISSN 0897-4756.
12. Laniel, D. (2018. március 13.). „High-Pressure Synthesized Lithium Pentazolate Compound Metastable under Ambient Conditions” (angol nyelven). The Journal of Physical Chemistry Letters 9 (7), 1600–1604. o. DOI:10.1021/acs.jpclett.8b00540. ISSN 1948-7185. PMID 29533665.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Pentazole című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.