一氙二苯酚

历史

2010年9月，天朝化学会制取了一种新物质——二苯氙(C₆H₅)₂Xe，主要反应方程式为

XeF₂+2C₆H₆ → (C₆H₅)₂Xe+2HF。

赵明毅得知此消息后，很快掌握了它的合成技术，并且尝试制取它的衍生物——一氙二苯酚或4，4'-二羟基二苯氙，Xe(C₆H₄OH)₂。

由于苯酚基有还原性，而Xe(II)有氧化性，这种物质看似是难以稳定存在的。不过，赵明毅通过对二苯氙与双齿配体超盐酸高鉲的螯合反应发现，配合物(C₆H₅)₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄分子中形成了魔键共轭体系，使得两个苯环的对位上很容易发生亲电取代反应，并且产物很稳定。因此，赵教授想到用超盐酸高鉲作保护基，六氟汞酸氯为亲电试剂，在保持魔键共轭体系的情况下制取二苯氙的稳定对氯代物。

在液态二氧化磋制冷的环境下，Cl₂[HgF₆]与(C₆H₅)₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄在CF₄溶剂中果然迅速地反应生成了(C₆H₄Cl₎₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄。接下来，赵教授尝试用通入氢气的方法去除保护基，因为H₂和Ka₅(Cl₁₀)₄也能生成稳定的魔键合电子阴离子Ka₅(Cl₁₀)₄^2-。这时，光谱上已经出现了两个苯环的魔键共轭体系信号。不过在反应即将完成时，忽然发生了爆炸。后来经分析，这是由于有还原性的Ka₅(Cl₁₀)₄^2-的魔键体系与Xe端发生作用，导致了剧烈的氧化还原反应。

要解决这一问题，就必须使得Ka₅(Cl₁₀)₄以带正电的基团离去，这形成了一个大难题，因为电负性大于魔键共轭体系的基团是很难制备的。最终，赵明毅选择的去保护试剂是C₆₀(CN)₆₀，它可以与超盐酸基形成100中心220电子的稳定体系。在第二次试验中，(C₆H₄Cl)₂Xe顺利地生成了。分析显示这个物质中两个苯环互相垂直，显示D₂d对称性，有一个稳定的13中心20电子魔键共轭体系。

由于这一体系十分稳定，要使-Cl变成-OH是不易的。最终用强碱和大阳离子的Sb[(CH₃)₃C]₄OH成功使(C₆H₄Cl)₂Xe发生了水解，生成了Xe(C₆H₄OH)₂。 这个物质结构与(C₆H₄Cl₎₂Xe区别比较大，两个苯环共面，两个羟基呈反式构型，显示C2h对称性。对于为什么互为等电子体的两物质结构有区别，暂时还未有解释。

性质

这个物质是一个浅黄色晶体，对高温非常稳定。关于它的晶体结构、化学性质仍在测定中。

一氙二苯酚是一元强酸，pKa1=-10.36，pKa2=19，比水还弱。通过对其极限式的研究，该物质对应pKa1的羟基的氢不参与共轭体系，氧实际上是带有部分正电的。当这个氢解离出去后，酸根的结构与(C₆H₄Cl)₂Xe完全相同，另一个氢参与共轭体系，不过作用并不是特别强，可能是因为氢的核电荷太小，不易吸引电子。

它是目前已知常温在水溶液中无氧化性的极少Xe化合物之一，只表现酸性，具有普通酸类如H₂SO₄，HCl等的通性。由于酸根阴离子很大，它的钾，铷，铯盐都是难溶的，pKsp分别为12.2，12.9，14.4。但是由于此阴离子几乎不能被极化，它的银，汞，铊盐是易溶的强电解质。

较新的研究显示，这一化合物中，两个Xe-C键不是普通的化学键，而是粘滞键。