一氙二苯酚

歷史

2010年9月，天朝化學會製取了一種新物質——二苯氙(C₆H₅)₂Xe，主要反應方程式為

XeF₂+2C₆H₆ → (C₆H₅)₂Xe+2HF。

趙明毅得知此消息後，很快掌握了它的合成技術，並且嘗試製取它的衍生物——一氙二苯酚或4，4'-二羥基二苯氙，Xe(C₆H₄OH)₂。

由於苯酚基有還原性，而Xe(II)有氧化性，這種物質看似是難以穩定存在的。不過，趙明毅通過對二苯氙與雙齒配體超鹽酸高鉲的螯合反應發現，配合物(C₆H₅)₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄分子中形成了魔鍵共軛體系，使得兩個苯環的對位上很容易發生親電取代反應，並且產物很穩定。因此，趙教授想到用超鹽酸高鉲作保護基，六氟汞酸氯為親電試劑，在保持魔鍵共軛體系的情況下製取二苯氙的穩定對氯代物。

在液態二氧化磋製冷的環境下，Cl₂[HgF₆]與(C₆H₅)₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄在CF₄溶劑中果然迅速地反應生成了(C₆H₄Cl₎₂Xe·Ka₅(Cl₁₀)₄。接下來，趙教授嘗試用通入氫氣的方法去除保護基，因為H₂和Ka₅(Cl₁₀)₄也能生成穩定的魔鍵合電子陰離子Ka₅(Cl₁₀)₄^2-。這時，光譜上已經出現了兩個苯環的魔鍵共軛體系信號。不過在反應即將完成時，忽然發生了爆炸。後來經分析，這是由於有還原性的Ka₅(Cl₁₀)₄^2-的魔鍵體系與Xe端發生作用，導致了劇烈的氧化還原反應。

要解決這一問題，就必須使得Ka₅(Cl₁₀)₄以帶正電的基團離去，這形成了一個大難題，因為電負性大於魔鍵共軛體系的基團是很難製備的。最終，趙明毅選擇的去保護試劑是C₆₀(CN)₆₀，它可以與超鹽酸基形成100中心220電子的穩定體系。在第二次試驗中，(C₆H₄Cl)₂Xe順利地生成了。分析顯示這個物質中兩個苯環互相垂直，顯示D₂d對稱性，有一個穩定的13中心20電子魔鍵共軛體系。

由於這一體系十分穩定，要使-Cl變成-OH是不易的。最終用強鹼和大陽離子的Sb[(CH₃)₃C]₄OH成功使(C₆H₄Cl)₂Xe發生了水解，生成了Xe(C₆H₄OH)₂。 這個物質結構與(C₆H₄Cl₎₂Xe區別比較大，兩個苯環共面，兩個羥基呈反式構型，顯示C2h對稱性。對於為什麼互為等電子體的兩物質結構有區別，暫時還未有解釋。

性質

這個物質是一個淺黃色晶體，對高溫非常穩定。關於它的晶體結構、化學性質仍在測定中。

一氙二苯酚是一元強酸，pKa1=-10.36，pKa2=19，比水還弱。通過對其極限式的研究，該物質對應pKa1的羥基的氫不參與共軛體系，氧實際上是帶有部分正電的。當這個氫解離出去後，酸根的結構與(C₆H₄Cl)₂Xe完全相同，另一個氫參與共軛體系，不過作用並不是特別強，可能是因為氫的核電荷太小，不易吸引電子。

它是目前已知常溫在水溶液中無氧化性的極少Xe化合物之一，只表現酸性，具有普通酸類如H₂SO₄，HCl等的通性。由於酸根陰離子很大，它的鉀，銣，銫鹽都是難溶的，pKsp分別為12.2，12.9，14.4。但是由於此陰離子幾乎不能被極化，它的銀，汞，鉈鹽是易溶的強電解質。

較新的研究顯示，這一化合物中，兩個Xe-C鍵不是普通的化學鍵，而是粘滯鍵。