Гадолиния (III) хлорид - Gadolinium(III) chloride

Гадолиния (III) хлорид
Имена
	Название ИЮПАК Гадолиния (III) хлорид
	Другие имена Трихлорид гадолиния; Гадолиния хлорид
Идентификаторы
Количество CAS	10138-52-0 ; 19423-81-5 (гексагидрат) ;
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение;
ЧЭБИ	ЧЕБИ: 37288 ;
ЧЭМБЛ	ChEMBL1697696 ;
ChemSpider	55406 ;
ECHA InfoCard	100.030.338
PubChem CID	61486;
UNII	P7082WY76D ;
Панель управления CompTox (EPA)	DTXSID2044761 ;
	ИнЧИ InChI = 1S / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Ключ: MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K ; InChI = 1 / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Ключ: MEANOSLIBWSCIT-DFZHHIFOAP;
	Улыбки Cl [Gd] (Cl) Cl;
Характеристики
Химическая формула	GdCl3
Молярная масса	263,61 г / моль
Внешность	белые кристаллы; гигроскопичный
Плотность	4,52 г / см3
Температура плавления	609 ° С (1128 ° F, 882 К)
Точка кипения	1580 ° С (2880 ° F, 1850 К)
Растворимость в воде	94,65 г / 100 мл, 25 ° С
Магнитная восприимчивость (χ)	+27,930·10−6 см3/ моль
Структура
Кристальная структура	шестиугольник, hP8
Космическая группа	P63/ м, № 176
Родственные соединения
Другой анионы	Фторид гадолиния (III); Бромид гадолиния (III); Оксид гадолиния (III)
Другой катионы	Хлорид европия (III); Хлорид тербия (III)
	Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
	проверять (что ?)
	Ссылки на инфобоксы

Гадолиния (III) хлорид, также известный как трихлорид гадолиния, является GdCl₃. Это бесцветное гигроскопичное водорастворимое твердое вещество. В гексагидрат GdCl₃∙ 6H₂O обычно встречается и иногда также называется трихлоридом гадолиния. Б-г³⁺ разновидности представляют особый интерес, потому что ион имеет максимально возможное число неспаренных спинов, по крайней мере, для известных элементов. С семью валентными электронами и семью доступными f-орбиталями все семь электронов не спарены и симметрично расположены вокруг металла. Сочетание высокого магнетизма и высокой симметрии делает Gd³⁺ полезный компонент в спектроскопии ЯМР и МРТ.

Подготовка

GdCl₃ обычно готовится "хлорид аммония "путь, который включает начальный синтез (NH₄)₂[GdCl₅]. Этот материал может быть получен из обычных исходных материалов при температуре реакции 230 ° C от оксид гадолиния:^[2]

10 NH₄Cl + Gd₂О₃ → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 6 NH₃ + 3 часа₂О

из гидратированного хлорида гадолиния:

4 NH₄Cl + 2 GdCl₃∙ 6H₂O → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 12 часов₂О

из гадолиний металл:

10 NH₄Cl + 2 Gd → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 6 NH₃ + 3 часа₂

На втором этапе пентахлорид разлагается при 300 ° C:

(NH₄)₂[GdCl₅] → GdCl₃ + 2 NH₄Cl

Эта реакция пиролиза протекает через NH₄[Б-г₂Cl₇].

В хлорид аммония маршрут более популярен и менее дорог, чем другие способы. GdCl₃ однако может быть также синтезирован реакцией твердого Gd при 600 ° C в проточном потоке HCl.^[3]

Gd + 3 HCl → GdCl₃ + 3/2 H₂

Хлорид гадолиния (III) также образует гексагидрат, GdCl₃∙ 6H₂О. Гексагидрат получают из оксида (или хлорида) гадолиния (III) в концентрированном HCl с последующим испарением.^[4]

Структура

GdCl₃ кристаллизуется с гексагональной UCl₃ структура, как видно для других 4f трихлоридов, включая Ла, Ce, Pr, Nd, Вечера, См, Европа.^[5] Следующие кристаллы кристаллизуются в YCl₃ мотив: DyCl₃, HoCl₃, ErCl₃, TmCl₃, YdCl₃, LuCl₃, YCl₃). UCl₃ мотив выполнен из 9-координатного металла с трехугольной призматической сфера координации. В гексагидрате хлорида гадолиния (III) и других более мелких 4f трихлоридах и трибромидах шесть H₂О молекулы и 2 Cl⁻ ионы согласовать с катионы в результате образовалась координационная группа из 8 человек.

Свойства, с приложениями к МРТ

Соли гадолиния представляют основной интерес для релаксации в магнитно-резонансной томографии (МРТ ). Этот метод использует тот факт, что Б-г³⁺ имеет электронную конфигурацию f⁷. Семь - это наибольшее количество неспаренных электронных спинов, возможное для атома, поэтому Gd³⁺ является ключевым компонентом при создании высокопарамагнитных комплексов.^[6]Для генерации релаксационных агентов Gd³⁺ источники, такие как GdCl₃∙ 6H₂O преобразуются в координационные комплексы. GdCl₃∙ 6H₂O не может использоваться как МРТ контрастирующий агент из-за его низкой растворимости в воде при pH, близком к нейтральному.^[7] «Свободный» гадолиний (III), например [GdCl₂(ЧАС₂O)₆]⁺, является токсичный, поэтому хелатирующие агенты необходимы для биомедицинских приложений. Простой монодентатный или даже двузубый лигандов будет недостаточно, потому что они не остаются связанными с Gd³⁺ в растворе. Следовательно, требуются лиганды с более высокими координационными числами. Очевидный кандидат EDTA⁴⁻, этилендиаминтетраацетат, который обычно используется гексадентатный лиганд используется в комплексе с переходными металлами. Однако в лантаноидах координационные числа больше шести, поэтому используются еще более крупные аминокарбоксилаты.

Один типичный хелатирующий агент - H₅ДТПА, диэтилентриаминпентауксусная кислота.^[8]Хелатирование конъюгированного основания этого лиганда увеличивает растворимость Б-га³⁺ при нейтральном pH в организме и все еще позволяет парамагнитный эффект, необходимый для МРТ контрастное вещество. DTPA⁵⁻ лиганд связывается с Gd через пять атомов кислорода карбоксилатов и три атома азота аминов. Остается 9-й сайт связывания, который занимает воды молекула. Быстрый обмен этого водного лиганда с большой массой воды является основной причиной свойств хелата по усилению сигнала. Структура [Gd (DTPA) (H₂O)]²⁻ представляет собой искаженную трехгранную тригональную призму.

Ниже приводится реакция образования Gd-DTPA:

Рекомендации

^ Сэгер, Виктор Уильям; Спеддинг, Ф. Х. (ноябрь 1960 г.). Некоторые физические свойства хлоридов РЗЭ в водном растворе. Технические отчеты лаборатории Эймса 46. p. 38. Получено 19 октября 2020.
^ Мейер, Г. (1989). Путь хлорида аммония к безводным хлоридам редкоземельных элементов - пример YCl₃. Неорганические синтезы. 25. С. 146–150. Дои:10.1002 / 9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
^ Корбетт, Джон Д. (1983). «Трихлориды редкоземельных элементов, иттрия и скандия». Неорганические синтезы. Неорганические синтезы. 22. С. 39–42. Дои:10.1002 / 9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.
^ Quill, L. L .; Клинк, Джордж Л. (1967). «Получение метанолатов хлорида лантанида с использованием 2,2-диметоксипропана». Неорганическая химия. 6 (7): 1433–1435. Дои:10.1021 / ic50053a032.
^ Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия. Оксфорд: Clarendon Press.
^ Raduchel, B .; Weinmann, H .; Мюлер, А. (1996). «Хелаты гадолиния: химия, безопасность и поведение». Энциклопедия ядерного магнитного резонанса. 4: 2166–2172.
^ Спенсер, А. Дж .; Wilson, S.A .; Batchelor, J .; Reid, A .; Pees, J .; Харпур, Э. (1997). «Токсичность хлорида гадолиния у крысы». Токсикологическая патология. 25 (3): 245–255. Дои:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255. S2CID 19838648.
^ Aime, S .; Ботта, Мауро; Дастру, Вальтер; Фазано, Мауро; Панеро, Маурицио; Арнелли, Альдо (1993). «Синтез и характеристика нового DPTA-подобного комплекса гадолиния (III): потенциальный реагент для определения гликозилированных белков с помощью измерений релаксации протонного ЯМР в воде». Неорганическая химия. 32 (10): 2068–2071. Дои:10.1021 / ic00062a031.

«Гадолиний». База данных TIP-MRI по магнитному резонансу. Получено 22 февраля, 2006.
«Гадолиний». Веб-элементы. Получено 22 февраля, 2006.

[1] Сэгер, Виктор Уильям; Спеддинг, Ф. Х. (ноябрь 1960 г.). Некоторые физические свойства хлоридов РЗЭ в водном растворе. Технические отчеты лаборатории Эймса 46. p. 38. Получено 19 октября 2020.

[2] Мейер, Г. (1989). Путь хлорида аммония к безводным хлоридам редкоземельных элементов - пример YCl₃. Неорганические синтезы. 25. С. 146–150. Дои:10.1002 / 9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.

[3] Корбетт, Джон Д. (1983). «Трихлориды редкоземельных элементов, иттрия и скандия». Неорганические синтезы. Неорганические синтезы. 22. С. 39–42. Дои:10.1002 / 9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.

[4] Quill, L. L .; Клинк, Джордж Л. (1967). «Получение метанолатов хлорида лантанида с использованием 2,2-диметоксипропана». Неорганическая химия. 6 (7): 1433–1435. Дои:10.1021 / ic50053a032.

[5] Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия. Оксфорд: Clarendon Press.

[6] Raduchel, B .; Weinmann, H .; Мюлер, А. (1996). «Хелаты гадолиния: химия, безопасность и поведение». Энциклопедия ядерного магнитного резонанса. 4: 2166–2172.

[SpencerWilson1997-7] Спенсер, А. Дж .; Wilson, S.A .; Batchelor, J .; Reid, A .; Pees, J .; Харпур, Э. (1997). «Токсичность хлорида гадолиния у крысы». Токсикологическая патология. 25 (3): 245–255. Дои:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255. S2CID 19838648.

[8] Aime, S .; Ботта, Мауро; Дастру, Вальтер; Фазано, Мауро; Панеро, Маурицио; Арнелли, Альдо (1993). «Синтез и характеристика нового DPTA-подобного комплекса гадолиния (III): потенциальный реагент для определения гликозилированных белков с помощью измерений релаксации протонного ЯМР в воде». Неорганическая химия. 32 (10): 2068–2071. Дои:10.1021 / ic00062a031.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]