ヘキサメチルタングステン

ヘキサメチルタングステン（Hexamethyltungsten, W(CH3)6）

ヘキサメチルタングステンは、化学式W(CH3)6で示される化合物であり、遷移金属アルキル錯体の一種です。特徴としては、室温において空気に対して感受性が高く、赤色の結晶性固体として存在します。しかし、極めて揮発性が高く、−30℃で昇華する特性を持っています。また、6つのメチル基のおかげで、石油や芳香族炭化水素、エーテル、二硫化炭素、四塩化炭素に非常に溶けやすい性質も備えています。

合成方法

ヘキサメチルタングステンの合成は、1973年にウィルキンソンとショートランドによって初めて報告されました。彼らは、メチルリチウムを用いたジエチルエーテル中での六塩化タングステンとの反応を通じてこの化合物を合成しました。この手法は、伝統的な四面体形のメチル遷移金属化合物の不安定性を示した先行研究に基づいており、より安定な八面体形のメチル化合物の期待が反映されています。1976年には、彼らがメチルリチウムの代わりにトリメチルアルミニウムとトリメチルアミンを用いた改良された合成方法を発表しました。これに関する化学反応式は以下の通りです：

```
WCl6 + 6Al(CH3)3 → W(CH3)6 + 6Al(CH3)2Cl
```

さらに、別の合成方法としてジメチル亜鉛を利用するアルキル化手法も存在します。

分子構造

W(CH3)6はD3h対称性を持つ歪んだ三角柱形幾何配置をとります。多くの6配位有機金属化合物は八面体形幾何配置を呈しますが、この化合物の三角柱形構造は異例です。初めは、赤外分光の結果が八面体構造として解釈されましたが、1978年には光電子分光による研究で、構造がD3hまたはC3vの三角柱形であることが示されました。1996年と1998年にSeppeltらによる単結晶X線回折の結果は、W(CH3)6が明確に三角柱形の強歪んだ構造を持つことを確認しました。

この構造の理解は、その後の研究によって、MB6型化合物が必ずしも八面体形だけではないことの理解を促し、学術的な考察に新たな視点をもたらしました。また、W(CH3)6と同様の歪んだ三角柱形構造を持つ他の6配位錯体も知られています。

反応性と利用可能性

ヘキサメチルタングステンは、室温下で分解し、メタンと少量のエタンを生成します。分解の結果生じる黒色の残渣はポリメチレンとタングステンを含むと考えられています。W(CH3)6は酸素や酸によっても分解され、メタンと未特定のタングステン誘導体を生成します。対照的に、ハロゲンと反応するとハロゲン化メチルを生成し、ハロゲン化タングステンが残ることが知られています。

商業的には、タングステン薄膜の化学気相成長における利用が1991年に特許申請されましたが、実際には他の化合物が選ばれることが一般的です。特に六フッ化タンジウムと水素が代替として使用されています。

安全性の考察

研究によると、ヘキサメチルタングステンは空気がない環境下でも爆発を引き起こす可能性が報告されています。これは取り扱いに慎重を要することを意味しています。

結論

ヘキサメチルタングステンは、その特異な構造と化学反応性から興味深い有機金属化合物の一つです。合成方法や性質に関する研究は、新たな応用の可能性を開く手助けとなります。

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