人工システムや環境システムでは、ウラン (U) は 6 価の状態 (6+) で存在することがよくあります。この 6+ という高度な正電荷により、直線状の O-U-O 配置を持つ独特のトランス-ジオキソ カチオン ユニット (つまり、ウラニル(VI)、多くの場合「UO22+」と表記されます) が形成されます。この直線状に配置された O-U-O ユニット (つまり、ウラニル ユニット) は非常に堅牢であり、過酷な条件 (酸性、塩基性、高温など) の下でも直線状の配置を維持します。この化学的安定性により、ウラニル(VI) は、工学システムおよび環境システムにおいて最も一般的かつ主要なウランの形態です。
ウラニル(VI) ユニットの顕著な安定性は、実際の工学システムおよび環境システムにおける U の化学的挙動も決定します。特に、ウラニル単位の厳格な直線性により、化学配位子などの他の物質と U の相互作用が直線状の O-U-O 単位に垂直な赤道面のみに制限され、最終的には実際の系における U の化学反応性が制限されます。これは、堅牢なウラニル単位が、これまでに確立されているウランの基本的な化学を支配していることも示しています。
ウランの化学のブレークスルーを達成するために、研究者たちは、特別に官能化された化学配位子の使用や新しい合成経路の考案など、さまざまなアプローチでウラニル単位の直線性を打ち破る多くの試みを行ってきました。多くの研究者によるこれらの科学的努力のおかげで、線状ウラニルユニットを 170° よりわずかに低い角度、主に 166 ～ 168° の範囲に化学的に曲げることができるようになりました。先行研究者たちがウラニルユニットを曲げるために直面していた大きな課題は、その化学の複雑さです。
より具体的には、これまでに成功した試みでは、新しく複雑で嵩高い化学配位子の合成か、複雑な多段階の合成経路の開発（あるいはその両方）が必要でした。これらの技術的困難により、ウラニルユニットを「曲げる」ための知識と能力の開発が確実に遅れています。これは、ウランの化学反応性を調査および/または制御するための実際の前提条件です。ドイツのヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン・ロッセンドルフ（HZDR）資源生態学研究所での私たちの最近の研究は、この問題に取り組むことを目的としており、簡単で市販されているものだけを使用して、簡単なワンステップ合成で堅牢なウラニルユニットを曲げることに成功しました。化学物質。
新しい「曲がった」ウラニル化合物 [UO2Cl2(phen)2] (phen =1,10-フェナントロリン) は、塩化ウラニル(VI) (UO2Cl2・n) の単純な混合によって得られました。 (H2O)) をアセトンに溶解すると、直ちに黄色の沈殿が生成します。得られた黄色化合物の X 線構造特性評価 (X 線回折) により、化合物中のウラニル単位の配置が、O-U-O 角度が 160° (161.8°) に近い理想的な直線性から大きく逸脱していることが明らかになりました。これは、これまでに報告されている中で最も曲がったウラニル単位です。私たちの研究はさらに、観察されたウラニル ユニットの顕著な曲がりが、いくつかの分子内および分子間の相互作用を含むさまざまな要因の合計から生じており、曲がったウラニル ユニットが化学反応において活性であることを証明しました。
私たちの発見は、新しい「曲がった」ウラニル化合物が化学反応性であると予想され、したがって、原子力産業などへの実用的および工業的応用に大きな可能性を秘めたウランの合成および配位化学をさらに研究するための出発化合物として使用できる可能性があることを示しています。
この研究 [UO2Cl2(phen)2] は、著しく曲がったウラニル単位 (phen=1,10-フェナントロリン) を持つ単純なウラン(VI) 化合物であり、最近雑誌 Chemistry – A European Journal に掲載されました。 .
