Structural chemistry of UO2Cl2 complexes with neutral donor ligands (review)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The crystal structures of UO2Cl2 complexes with neutral ligands, containing O, N, S and C donor atoms, studied by single-crystal X-ray diffraction analysis have been systematized and discussed. The crystal chemical features of the structure of mixed-ligand complexes UO2Cl2Ln were determined depending on the ratio of the number of Cl atoms to the number of donor atoms O, N, S and C of coordinated ligands in the compound. In the mixed-ligand complexes UO2Cl2Ln at the ratios 2Cl : O, 2Cl : 3O(N) and Cl : 4O, the coordination polyhedron of the hexavalent uranium atom in the structure has a pentagonal-bipyramidal structure. The oxygen atoms of the uranyl group are located on the vertical axis of the pentagonal bipyramid, perpendicular to the equatorial plane of the polyhedron, in which five atoms of coordinated ligands are located. At the ratio 2Cl : 2O (N, S, C) in mixed-ligand complexes UO2Cl2Ln uranium atoms form tetragonal bipyramidal polyhedra (distorted octahedra) with uranyl groups in the axial vertices, chlorine atoms and donor ligand atoms in the equatorial plane. In a small group of mixed-ligand compounds UO2Cl2Ln with a 2Cl : 4N ratio, hexagonal-bipyramidal polyhedra of U atoms with Cl and N atoms in the equatorial plane and a nonlinear group UO2 2+ (∠ O(1)=U=O(2) 161.81(11)–168.3(3)°) was established.

About the authors

R. L Davidovich

Institute of Chemistry, FEB RAS

Email: davidovich@ich.dvo.ru
Doctor of Sciences in Chemistry, Chief Researcher, Professor Vladivostok, Russia

References

  1. Taylor J.C., Wilson P.W. The structure of anhydrous uranyl chloride by powder neutron diffraction // Acta Crystallogr. Sect. B. Struct. Crystallogr. Cryst. Chem. 1973. Vol. B29. No. 5. P. 1073–1076. doi: 10.1107/s0567740873003882.
  2. Debets P.C. The structures of uranyl chloride and its hydrates // Acta Crystallogr. Sect. B. Struct. Crystallogr. Cryst. Chem. 1968. Vol. B24. No. 3. P. 400–402. doi: 10.1107/s056774086800244x.
  3. Davidovich R.L., Goreshnik E.A. Structural chemistry of fluoride complexes of uranyl // Struct. Chem. 2023. Vol. 34 (1). P. 265–284. https://doi.org/10.1007/s11224-022-02095-8.
  4. Taylor J.C., Wilson P.W. The structure of uranyl chloride monohydrate by neutron diffraction and the disorder of the water molecule // Acta Crystallogr. Sect. B. Structur. Crystallogr. Cryst. Chem. 1974. Vol. B30. No. 1. P. 169–175. doi: 10.1107/s0567740874002421.
  5. Wilkerson M.P., Burns C.J., Paine R.T., Scott B.L. Synthesis and Crystal Structure of UO2Cl2(THF)3: A Simple Preparation of an Anhydrous Uranyl Reagent // Inorg. Chem. 1999. Vol. 38. No. 18. P. 4156–4158. doi: 10.1021/ic990159g.
  6. Keramidas A.D., Rikkou M.P., Drouza C., Raptopoulou C.P., Terzis A., Pashalidis A. Investigation on uranyl interaction with bioactive ligands. Synthesis and structural studies of the uranyl complexes with glycine and N-(2-mercaptopropionyl)glycine // Radiochim Acta. 2002. Vol. 90. No. 9–11. P. 549–554. doi: 10.1524/ract.2002.90.9-11_2002.549.
  7. Charpin P., Lance M., Nierlich M., Vigner D., Marquet-Ellis H. Structure of Tris(N-tert-butylformamide)dichlorodioxouranium(VI) // Acta Crystallogr. 1988. Vol. C44. No. 8. P. 1489–1490. doi: 10.1107/s0108270188003907.
  8. Smith P.A., Spano T.L., Burns P.C. Synthesis and structural characterization of a series of uranyl-betaine coordination complexes // Z. Krist. Cryst. Mater. 2018. Vol. 233. P. 507–513. https://doi.org/10.1515/zkri-2017-2139.
  9. Bombieri G., Forsellini E., Day J.P., Azeez W.I. Crystal and molecular structure of dichlorodioxobis(triphenylphosphine oxide)uranium(VI) // J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1978. No. 6. P. 677–680. doi: 10.1039/dt9780000677.
  10. Akona S.B., Fawcett J., Holloway J.H., Russell D.R., Leban I. Structures of cisand trans-dichlorodioxobis(triphenylphosphine oxide)uranium(VI) // Acta Crystallogr. Section C. Cryst. Struct. Commun. 1991. Vol. C47. No. 1. P. 45–48. doi: 10.1107/s0108270190007181.
  11. Kannan S., Barnes C.L., Duval P.B. Versatile new uranyl(VI) dihalide complexes supported by tunable organic amide ligands // Chem. Commun. 2005. No. 48. P. 5997–5998. https://doi.org/10.1039/B512966D.
  12. Das D., Vats B.G., Kannan S., Kumar M., Sureshkumar M.K. Synthetic and structural studies of piperidine carboxamide uranyl ion complexes // Polyhedron. 2014. Vol. 81. P. 39–44. doi: 10.1016/j.poly.2014.05.037.
  13. Vats B.G., Das D., Sadhu B., Kannan S., Pius I.C., Noronha D.M., Kumar M.P.B. Selective recognition of uranyl ions from bulk of thorium(IV) and lanthanide(III) ions by tetraalkyl urea: a combined experimental and quantum chemical study // Dalton Trans. 2016. Vol. 45. No. 25. P. 10319–10325. doi: 10.1039/c6dt01191h.
  14. Russell J.C., du Plessis M.P., Nassimbeni L.R., du Preez J.G.H., Gellatly J.G.H. The Crystal and Molecular Structure of Dichlorobis(hexamethylphosphoramide)-dioxouranium(Vl): UO2CI2. 2(HMPA) // Acta Crystallogr. Sect. B. Struct Crystallogr. Cryst. Chem. 1977. Vol. B33. P. 2062–2065. https://doi.org/10.1107/S0567740877007742.
  15. Du Preez J.G.H., Gellatly B.J., Jackson G., Nassimbeni L.R., Rodgers A.L. The chemistry of uranium. Pt 23. Isomorphous tetrachlorobis(hexamethylphosphoramide) uranium(IV) and tetrabromobis(hexamethylphosphoramide) uranium(IV) // Inorg. Chim. Acta. 1978. Vol. 27. P. 181–184. doi: 10.1016/s0020-1693(00)87281-3.
  16. Julien R., Rodier N., Khodadad P. Structure Cristalline du Dioxodichloro Bis(hexamethylphosphorotriamide) Uranium(Vl) UO2CI2{OP[N(CH3)2]3}2 // Acta Crystallogr. Sect. B. Struct. Crystallogr. Cryst. Chem. 1977. Vol. B33. No. 8. P. 2411–2414. https://doi.org/10.1107/S0567740877008620.
  17. Häller L.J.L., Kaltsoyannis N., Sarsfield M.J., May I., Cornet S.M., Redmond M.P., Helliwell M.A. Structural and Theoretical Investigation of Equatorial cis and trans Uranyl Phosphinimine and Uranyl Phosphine Oxide Complexes UO2Cl2(Cy3PNH)2 and UO2Cl2(Cy3PO)2 // Inorg. Chem. 2007. Vol. 46. No.12. P. 4868–4875. doi: 10.1021/ic062031m.
  18. Weis E.M., Duval P.B., Jurisson S.S. Syntheses and structures of two uranyl complexes with DMPU // Radiochim Acta. 2012. Vol. 100. No. 4. P. 237–241. doi: 10.1524/ract.2012.1911.
  19. Jacobs A., van Vuuren C.P.J., van Rooyen P.H. The solid-state chemistry of uranium. Pt. 3. The crystal structure and thermochemistry of dichloro-bis(N1N1N’N’-tetramethylurea)-dioxouranium(VI) // S. Afr. J. Chem. 1986. Vol. 39. No. 4. P. 174–178.
  20. Sarsfield M.J., May I., Cornet S.M., Helliwell M. Preference for Nitrogen versus Oxygen Donor Coordination in Uranyland Neptunyl(VI) Complexes // Inorg. Chem. 2005. Vol. 44. No. 21. P. 7310–7312. doi: 10.1021/ic051161c.
  21. Bertke J.A., Bunge S.D. Stable analogs of the uranyl ion containing 1,1,3,3-tetramethylguanidine // Dalton Trans. 2007. No. 41. P. 4647–4649. doi: 10.1039/b712054k.
  22. Oldham Jr. W.J., Oldham S.M., Smith W.H., Costa D.A., Scott B.L., Abney K.D. Synthesis and structure of N-heterocyclic carbene complexes of uranyl dichloride // Chem. Commun. 2001. No. 15. P. 1348–1349. doi: 10.1039/b102649f.
  23. Kelley S.P., Smetana V., Nuss J.S., Dixon D.A., Vasiliu M., Mudring A.-V., Rogers R.D. Dehydration of UO2Cl2·3H2O and Nd(NO3)3·6H2O with a Soft Donor Ligand and Comparison of Their Interactions through X-ray Diffraction and Theoretical Investigation // Inorg. Chem. 2020. Vol. 59. P. 2861–2869. doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b03228.
  24. Lhoste J., Henry N., Loiseau T., Guyot Y., Abraham F. Crystal structures of 2,2′:6′,2″-terpyridine uranyl chlorides molecular assemblies and their luminescence signatures // Polyhedron. 2013. Vol. 50. No. 1. P. 321–327. doi: 10.1016/j.poly.2012.11.026.
  25. Copping R., Jeon B., Pemmaraju C.D., Wang S., Teat S.J., Janousch M., Tyliszczak T., Canning A., Grønbech-Jensen N., Prendergast D., Shuh D.K. Toward Equatorial Planarity about Uranyl: Synthesis and Structure of Tridentate Nitrogen-Donor {UO2}2+ Complexes // Inorg. Chem. 2014. Vol. 53. No. 5. P. 2506–2515. doi: 10.1021/ic4026359.
  26. Berthet J.-C., Siffredi G., Thuéry P., Ephritikhine M. Synthesis and crystal structure of pentavalent uranyl complexes. The remarkable stability of UO2X (X = I, SO3CF3) in non-aqueous solutions // Dalton Trans. 2009. No. 18. P. 3478–3494. doi: 10.1039/b820659g.
  27. Schöne S., Radoske T., März J., Stumpf T., Patzschke M., Ikeda-Ohno A. [UO2Cl2(phen)2], a Simple Uranium(VI) Compound with a Significantly Bent Uranyl Unit (phen=1,10-phenanthroline) // Chem. – A Eur. J. 2017. Vol. 23. No. 55. P. 13574–13578. doi: 10.1002/chem.201703009.
  28. Pedrick E.A., Schultz J.W., Wu G., Mirica L.M., Hayton T. W. Perturbation of the O–U–O Angle in Uranyl by Coordination to a 12-Membered Macrocycle // Inorg. Chem. 2016. Vol. 55. No. 11. P. 5693–5701. doi: 10.1021/acs.inorgchem.6b00799.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».