 
        
        книги из ГПНТБ / Панкратов А.В. Химия фторидов азота
.pdfСледует обратить внимание, что спектры дифторамина в твердой и газообразной фазах различаются больше, чем это имеет место для тетрафторгидразина и хлордифторамина. Это может быть связано с межмолеку лярным взаимодействием в конденсированной фазе,
| характерным | для | полярных | веществ. | 
 | 
 | ||||
| На основании частот ИК-спектра и геометрических | |||||||||
| параметров | Арумугаи | и Радхакришнан | рассчитали | ||||||
| термодинамические | функции | дифторамина | в | интер | |||||
| вале | 100—1000 °К [72], а Москвитина [73] — в интер | ||||||||
| вале | 100—5500 °К; | их | данные | хорошо | совпадают | ||||
| (см. | Приложение). | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Дифторамин | поглощает | в области выше | 2400 А. | ||||||
| Как | показали | Якокс и Миллиган | [74], после | облуче | |||||
| ния дифторамина светом | с X = 2400 -4- 2500 А | обнару | |||||||
живается быстро исчезающее поглощение в области 3950—5000 А. Поскольку возможные продукты рас пада дифторамина (NF2 , NH , NF) не поглощают в этой области, авторы [74] предположили что происходит
| фотодиссоциация | на атом | фтора и | новый | 
 | радикал | ||
| • NFH: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | N F S H + Av = - N F H + F | 
 | 
 | 
 | |||
| Энергии связей | в молекуле | дифторамина | рассчита | ||||
| ны из энтальпии | образования | при | допущении, что | ||||
| энтальпия группы NF 2 в молекуле соответствует эн | |||||||
| тальпии | радикала | -NF2 . В таком случае энергия дис | |||||
| социации | связи N—Н равна | 77,6 ккал/моль, | а | энергия | |||
| диссоциации связи | N—F равна | 70,5 ккал/моль. | Длина | ||||
| связи N—Н в дифторамине | несколько больше, чем в | ||||||
молекуле аммиака, поэтому энергия диссоциации свя
| зи N—Н в NF2 H | оказывается | меньшей, чем в аммиаке | ||
| ( £ , c p e f l H (NH 3 ) = 93 | ккал/моль, | ENH2_H | = 103 | ккал/моль). | 
| Однако принятое | в расчете | допущение не | является | |
строгим, ибо геометрические параметры группы NF 2 в молекуле несколько отличаются от параметров ра дикала • NF2 .
2.4. ХЛОРДИФТОРАМИН И ДИХЛОРФТОРАМИН
Хлордифторамин. Геометрические параметры моле кулы впервые измерили Вилков и Назаренко [75]
электронографическим методом; они установили сле дующие характеристики:
| r N _ p = | 1,382 ± 0 , 0 0 9 А | ' N - C l = | 1,730 | ± 0 , 0 0 8 А | |
| F...F | 2 , 1 | 6 0 ± 0 , 0 1 l A | r F ... cl = | 2 , 4 7 | 6 ± 0 , 0 1 2 А | 
| F—N—F = | 103 | ± 1° | F—N—С1 = | 105 ± 1° | |
Частоты в ИК-спектре [76—78] представлены в табл. 9 и на рис. 7. Расчет спектра хлордифторамина выполнен также в работе [79].
| 1800 | 1600 | 1100' | 900 | 700 | см | 
 | |
| утно.. 7. ИК-спектр | хлордифторамина, | снятый при 60 мм ptn. | cm. | ||||
| 
 | 
 | (/) и 20 | мм pm. ст. | (2). | 
 | 
 | 
 | 
| Спектр | твердого | хлордифторамина | снят | при | |||
| —150 °С и в матрице | аргона при —293 °С. | 
 | 
 | ||||
| Удовлетворительное совпадение частот в спектре | |||||||
| газообразного | и твердого хлордифторамина, | вероятно, | |||||
указывает на отсутствие межмолекулярного взаимо действия в конденсированной фазе.
Кузяков и Москвитина [77, 79] дважды выполнили расчет колебательного спектра и термодинамических функций хлордифторамина. Для расчета они приняли параметры молекулы по аналогии с другими соедине ниями фтора и хлора: r N _ F = 1,37 A, rN_C\ — 1,79 А,
| 
 | 
 | Таблица | 9. | Частоты (в см'1) в | ИК-спектре | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | хлордифторамина | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | Газ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Твердый | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| Экспери | Основные | 
 | Расчет | 
 | 
 | 
 | Отнесение | частот | |||||
| частоты | 
 | [44] | [78] | 
 | |||||||||
| мент | 
 | 
 | 
 | 
 | [44] | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| [44] | [44] | | | [78] | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 1760 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | — | 
 | 
| 1693 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 1390 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | — | 
 | 
| 942 | Р | 932 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | — | 
 | 
| 932 | Q | 
 | 930,2 | 953 | 
 | 915 Q | 918 | ~'х | (А') сим. вал. N—F | ||||
| 920 | R | 854 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | — | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 860 | R | 
 | 855,5 | 866 | 
 | 830 Q | v6 | (А") | антисим. вал. | ||||
| 848 | Р | — | 
 | — | 
 | — | 
 | 817 Q | 842 | 
 | N—F | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 706 | Р | — | 
 | — | — | 
 | 
 | 837 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 698 | Q | 698 | 
 | 696,9 | 703 | 
 | 694 Q | 692 | v2 | (А') вал. N—С1 | |||
| 685 | R | 
 | 
 | 555,5 | 
 | 
 | — | — | ч3 | (А') деформ. NF 2 | |||
| 556 | Q | 556 | 
 | 543 | 
 | ||||||||
| 380 | Q | 378 | 
 | 377 | 
 | 328 | 
 | — | 366 | v4 | (А") сим. | деформ. | |
| 270 | Р, R | 270 | 
 | — | 293 | 
 | — | 382 | 
 | С1—N—F | 
 | ||
| 
 | 
 | у 6 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | — | 377 | (А") | антисим. де | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | форм. CI—N—F | ||
| FNF | = | 102°, | FNC1 = | 107°. | Рассчитанные | частоты | |||||||
| (в слГ1) недостаточно хорошо | совпали с | эксперимен | |||||||||||
| тальными: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | эксп. | расч. | 
 | ||
| 
 | 
 | ух | (А'), | см-1 | 
 | 
 | 932 | 
 | 1010 | 
 | |||
| 
 | 
 | v8 | (А"), см'1 | 
 | 
 | 854 | 897 | 
 | |||||
После того как Вилковым [75] были получены электронографические данные, Москвитина [44] пересчитала частоты колебательного спектра и термодинамические функции. Рассчитанные частоты представлены в табл. 9; как видно, между расчетом и экспериментом
| имеется | хорошее | соответствие. | 
 | 
 | ||
| Термодинамические функции, рассчитанные с ис | ||||||
| пользованием | правильных | геометрических | параметров | |||
| [44], представлены | в Приложении. | Полосы | поглощения | |||
| хлордифторамина | в УФ-области спектра имеют длин | |||||
| новолновую | границу при | 2500 | А. При | облучении | ||
| УФ-светом хлордифторамин диссоциирует | с образо | |||||
| ванием | тетрафторгидразина. | 
 | 
 | |||
Связи в молекуле ковалентны. Несмотря на раз личия в электроотрицательностях атомов J.N и С1, связь N—С1, вероятно, не поляризована; на это ука зывает сходство ИК-спектров газообразного и твердого дифторамина.
2000 WOO /600 МО 1200 1000 800 600 U00 см'1
а
| 750 | 650 | см | 
Рис.8. ИК-спектр дихлорфторамина, снятый при 700 мм рт. ст.
(а)и 80 мм рт. ст. (б).
Энергии связей рассчитаны [80] на основании стан дартной энтальпии образования в предположении о равенстве энтальпии группы NF2 в молекуле и энталь
| пии радикала | -NF2 ; энергия диссоциации | связей NCI | 
| и NF равны | соответственно 34,9 и 70,5 | ккал/моль. | 
Сделанное допущение в данном случае более правомоч но, чем в случае дифторамина, ибо геометрические па раметры группы NF2 в хлордифторамине мало отли чаются от параметров радикала -NF2 .
Дихлорфторамин. Геометрические параметры моле кулы не исследовались. ИК-спектр представлен на рис. 8, а основные частоты [81] в табл. 10.
Частота
1644
1633
1625
1453
1445
1435
1390
1382
1375
1309 1
1298 |
1224
1157
1119 \
1105 J
1030
1024
1018
950
832 \
818 )
773
765
760
698
692
686
621
609
555
540
418
400
352
344
336
279 1
268 J
| Таблица | 10. Основные | 
 | частоты (в | см'1) | ||
| в ИК-спектре | дихлорфторамина | [81] | ||||
| Интенсивность | 
 | 
 | 
 | Отнесение частот | ||
| слаб, | v | i | + | v i | 
 | |
| оч. | слаб. | v | l | + | v 2 | 
 | 
| слаб. | ^6 | + | ''5 | 
 | ||
»''б + v2
| оч. слаб. | v 2 + ^2 | 
»-'1 + Чв
| слаб. | v5 | + | v3 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | v2 | + | ""3 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| оч. слаб, | v 2 | + | v 6 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| сильн. | 4 | (a') | 
 | NF | вал. | ||
| слаб. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| сильн. | \ | («") | NCI | асим. | вал. | ||
| средн. | •'2 | (a') | NCI | сим. | вал. | ||
| слаб. | v 4 | + | v 4 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | •'з | (a') | FNC1 | деформ. | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| средн. | ''в | (a") | FNC1 | деформ. | |||
| слаб. | •'4 | ( « ' ) | C1NC1 | деформ. | |||
Анализ и расчет колебательного спектра не проводили.
2.5. ЦИС- И ТРАНС-ИЗОМЕРЫ ДИФТОРДИАЗИНА
Геометрические параметры дифтордиазинов изме рял Бауэр [82] электронографическим методом. Им
| были | установлены | следующие параметры: | rN _N = | |||
| = 1,25 | A , r N _ F | = | 1,44 | A, ^ F — N — N | = 115°. | Бауэр | 
| Исследование | было | выполнено в | 1947 г. | |||
впервые предположил, что дифтордиазин представляет собой смесь цис- и транс-изомеров. Однако не имея возможности проанализировать эту смесь, Бауэр был вынужден принять соотношение изомеров равным 1 : 1 и отнести полученные геометрические параметры к эквимолекулярной смеси газов. Через 20 лет Бауэр измерил электронографическим методом параметры изомеров дифтордиазина [83]. На этот раз Бауэр ра ботал с отдельными и довольно чистыми изомерами — образец цис-изомера содержал 3% транс-, а образец транс-изомера — 2% цис-дифтордиазина.
| Установлены | следующие параметры: | |||
| 
 | 
 | 
 | транс-изомер | цис-изомер | 
| r N = N ' | ^ | • | 1,2305+0,010 | 1,2139+0,012 | 
| 
 | 
 | |||
| rN-F' | ^ | • | 1,3962+0,008 | 1,4101+0,009 | 
| 
 | 
 | |||
| ^ N — N — F | 105,50+0,7° | 114,44+1,0° | ||
В цис-изомере ^ F N N больше, чем в транс-изомере; вероятно, это объясняется тем, что взаимодействие
| атомов фтора в первом случае сильнее, | чем во втором. | ||
| Этим | же объясняется и | большая длина связи N—F | |
| (т. е. | меньшая энергия | диссоциации | связи N—F) в | 
цис-изомере, а также повышенная химическая актив ность цис-изомера по сравнению с транс-изомером. Однако энергия связи N = N в цис-изомере больше, чем в транс-изомере. Вероятно, этим и объясняется близость энтальпий образования обоих изомеров (см. гл. 3).
Кусковский и Вильсон [84] сняли микроволновой спектр смеси изомеров, содержащей 85% цис- и 13% транс-изомера. Полученные результаты они приписали цис-изомеру:
| r N = N = | 1 , 2 1 4 ± 0 , 0 0 5 А | 
| г м „ = | 1,384 + 0 , O l A | 
IN—Г
^ F — N — N = 114,5 + 0,5°
Дипольный момент, рассчитанный для цис-изомера, равен 0,16 ± 0,001 D.
Как видно, параметры, рассчитанные микроволно вым и электронографическим методом, очень хорошо совпадают, однако различия в длине связи N—F превышают ошибку эксперимента.
ИК-спектр цис- и транс-изомеров дифтордиазина представлен на рис. 9.
| too | Л/ | 
 | (( | 
 | 
 | 
| 80 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| яГ SO | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| I | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| ^ го | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| woo тоо | то | юоо | -ІЇ- | 500 | |
| 
 | |||||
Рис. 9. ИК-опектр транс (а) и цис (б)-изомеров дифтордиазина.
Спектр впервые проанализировал Санборн [85]. Для химически неактивного изомера была принята транс-конфигурация. Спектр активного изомера Сан борн не смог интерпретировать исходя из цис-конфи-
| гурации. Поэтому он предложил структуру | 1,1-изомера | ||
| P | v | - Л | 
 | 
| I | ^ , N = N1 . Последующие работы, в | том числе | |
исследование спектра ЯМР активного изомера [86], установили идентичность обоих атомов азота, и струк-
тура Санборна была признана неправильной. Как по казали Эттингер [87] и Кузяков [51], ИК-спектр ак тивного изомера можно трактовать как спектр цисформы. Спектр комбинационного рассеяния газообраз ного цис-изомера сняли Кинг и Оверенд [88], ИКспектр — Санборн [85]; частоты цис-изомера (в см-1) рассчитаны Кузяковым [51] с учетом геометрических
| параметров, полученных Кусковским | и | Вильсоном | ||||
| (табл. | 11). | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | цис- | и отранс-дифтордиазина | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | цис-форма | 
 | 
 | 
 | 
| ИК-спектр | КР-спектр | Расчет | Отнесение частот [51] | |||
| [85] | 
 | [88] | [51] | |||
| 1524 | 
 | 1526 | 1520 | 
 | (А') | сим. вал. | 
| 952 | 
 | 945 | 918 | v4 (А) асим. вал. | ||
| 896 | 
 | 884 | 909 | v2 | (А") | сим. вал. | 
| 737 | 
 | 729 | 744 | v6 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 550 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 3 0 0 ± 3 5 | 
 | 341 | 247 | v3 | сим. | 
 | 
транс-форма
ИК-спектр КР-спектр
[85][89]
| 1636 | 1523 | 
| 1010 | 1018 | 
| 989 | 
 | 
| 592 | 603 | 
| 421 | 
 | 
| 360 | 
 | 
| 
 | Отнес?нне | частот | ||
| 
 | v2 | вал. | N = N | |
| v t | (А') | сим. вал. | N—F | |
| v4 | (А") | асим. вал. | N—F | |
| va (А') | сим. деформ. | N = N — F | ||
| v3 (А") асим. деформ. | ||||
| 
 | N = N — F | крут. | ||
Кинг,и Оверенд [90] провели анализ колебатель ного спектра транс-изомера. Полученная ими враща тельная константа соответствует следующим геометри
| ческим | параметрам | молекулы: rN _N = 1,224 А, | 
| r N _ F = | 1,397 A, ^ N N F | = 106,3°. По мнению авторов, | 
полученные данные совпадают с электронографическими измерениями Бона и Бауэра [83].
Дифтордиазины поглощают в ультрафиолетовой области, начиная с Я « 2200 А. При повышении дав-
ления от 50 до 400 мм рт. ст. длинноволновая граница поглощения смещается к 2450 А.
Термодинамические функции транс-изомера были рассчитаны Путнером [91], который пользовался ста рыми некорректными геометрическими параметрами, установленными Бауэром. Москвитина [44] рассчитала термодинамические параметры дифтордиазинов (см. При ложение), исходя из геометрических параметров цисизомера, установленных Кусковским и Вильсоном, и отнеся их к обоим изомерам. В связи с этим термоди намические функции транс-изомера могут быть недо
| статочно | точными. | 
 | ||
| Энергии связей рассчитаны [80] на основании энталь | ||||
| пии | образования | дифтордиазинов. Если принять Е^_Р | ||
| равной средней энергии диссоциации связи N—F в | ||||
| радикале | NF2 , | то для ENa,N | получается значение | |
| 97,2 | ккал/моль. | 
 | 
 | |
2.6. ОКСИФТОРИДЫ АЗОТА
2.6.1. Фтористый нитрозил
Структура молекулы FNO изучалась методом микро волновой спектроскопии Магнусоном еще в 1950 г. [92,93] и Бактоном и др. [94]. Магнусон рассчитал пара метры:
' N - 0 = 1 . ^
^ O N F = 110°
Бактон [94] синтезировал фтористый нитрозил, меченный по азоту, из хлористого нитрозил а и фторида серебра. Из микроволнового спектра получены сле дующие геометрические параметры:
| r N - F = = | 1.512 + 0 , 0 0 5 А | 
| r N - o = | 1.136 + 0,003А | 
^ F N O = 110+ 10°
Как видно, данные Бактона и Магнусона хорошо совпадают. Структура молекулы фтористого нитрозила и ИК-спектр фтористого нитрозила представлены на
рис. 10. Экспериментально найденные частоты колеба ний фтористого нитрозила по данным [95—97] представ лены ниже:
| v, слг 1 . . . | 521 | 765 1844 | 1037 | 1290 | 2365 2612 | 
| Колебание . | v2 ДеФ- | v3 в а л - v iв а л - | 2ч2 | ч 2 + ч 3 | V 1 + M 2 | 
| 
 | F—N—О F—N N—О | 
 | 
 | 
 | |
Магнусон рассчитал по данным микроволнового спектра дипольный момент молекулы, который оказал ся равным 1,81 D. Дипольный момент связи N—F
Рис. 10. Структура и ИК-спектр фтористого нитрозила.
выбран равным 1,75 D; при этом направление его вектора противоположно тому, которого следует ожи дать, исходя из электроотрицательности атомов азота и кислорода. Как видно из данных Магнусона, во фто ристом нитрозиле дипольный момент связи N—F сильно увеличен по сравнению с другими фторидами азота.
Термодинамические функции рассчитали Стефенсон и Джонес [98], используя геометрические пара метры, полученные Магнусоном, и данные ИК-спектра (см. /7риложение).
| 4—1246 | 49 | 
