Spin Crossover in Iron(II) Complexes with Polynitrogen Heterocyclic Ligands and Outer-Sphere Boron Cluster Anions (Review)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of synthesis and study of magnetically-active iron(II) complexes with polynitrogen heterocyclic ligands and outer-sphere boron cluster anions have been considered. Derivatives of 1,2,4-triazole, tris(pyrazol-1-yl)methane, and 2,6-bis(imidazol-2-yl)pyridine have been used as ligands, decahydro-closo-decaborate, dodecahydro-closo-dodecaborate, decachloro-closo-decaborate, and 1,5,6,10-tetra(R)-7,8-dicarba-nido-undecaborates (R = H, Cl, Br) have been studied as outer-sphere anions. A number of iron(II) complexes showing spin crossover accompanied by thermochromism in the majority of cases has been obtained. Effect of ligand nature and cluster anion on temperature (Tc) and spin transition character has been considered. In particular, it has been shown that introduction of substituent increasing electron density over the system of conjugated three-centered two-electron bonds in cluster anion leads to increase in the field strength of ligand bound to anion via network of hydrogen bonds.

About the authors

L. G. Lavrenova

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: ludm@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

O. G. Shakirova

Komsomolsk-on-Amur State University

Author for correspondence.
Email: ludm@niic.nsc.ru
681013, Komsomolsk-on-Amur, Russia

References

  1. Gütlich P., Goodwin H. Spin Crossover in Transition Metal Compounds I-III. // Top Curr. Chem. 2004. V. 233–235.
  2. Halcrow M.A. Spin-Crossover Materials Properties and Applications. U.K: J. Wiley & Sons Ltd., 2013. 562 p.
  3. Levchenko G.G., Khristov A.V., Varyukhin V.N. // Low Temperature Phys. 2014. V. 40. P. 571. https://doi.org/10.1063/1.4891445
  4. Gütlich P. // Coord. Chem. Rev. 2001. V. 219–221. P. 839. https://doi.org/10.1016/S0010-8545(01)00381-2
  5. Halcrow M.A. // Crystals. 2016. V. 6. № 5. P. 58. https://doi.org/10.3390/cryst6050058
  6. Boillot M.-L., Zarembowitch J., Sour A. // in: Spin Crossover in Transition Metal Compounds II, Top Curr. Chem. 2004. V. 234. P. 261. https://doi.org/10.1007/b95419
  7. Miller R.G., Brooker S. // Chem. Sci. 2016. V. 7. P. 2501. https://doi.org/10.1039/c5sc04583e
  8. Shakirova O.G., Lavrenova L.G. // Crystals. 2020. V. 10. P. 843. https://doi.org/10.3390/cryst10090843
  9. Enriquez-Cabrera A., Rapakousiou A., Bello M.P. et al. // Coord. Chem. Rev. 2020. V. 419. P. 213396. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213396
  10. Kumar K.S., Vela S., Heinrich B. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. P. 1022. https://doi.org/10.1039/C9DT04411F
  11. Kuppusamy S.K., Mizuno A., García-Fuente A. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 16. P. 13654. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c07217
  12. Bousseksou A., Molnár G., Salmon L. et al. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. P. 3313. https://doi.org/10.1039/C1CS15042A
  13. Molnár G., Rat S., Salmon L. et al. // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1703862. https://doi.org/10.1002/adma.201703862
  14. Ibrahim N.M.J.N., Said S.M., Mainal A. et al. // Mater. Res. Bull. 2020. V. 126. P. 110828. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.110828
  15. Guo W., Daro N., Pillet S. et al. // Chem. Eur. J. 2020. V. 26. № 57. P. 12927. https://doi.org/10.1002/chem.202001821
  16. Cuza E., Mekuimemba C.D., Cosquer N., et al. // Inorg. Chem. 2021. V. 60. № 9. P. 6536. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c00335
  17. Craze A.R., Zenno H., Pfrunder M.C. et al. // Inorg. Chem. 2021. V. 60. № 9. P. 6731. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c00553
  18. Piedrahita-Bello M., Angulo-Cervera J.E., Courson R. et al. // J. Mater. Chem C. 2020. V. 8. № 18. P. 6001. https://doi.org/10.1039/D0TC01532F
  19. Nguyen T.D., Veauthier J.M., Angles-Tamayo G.F. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2020. V. 142. № 10. P. 4842. https://doi.org/10.1021/jacs.9b13835
  20. Luo B.-X., Pan Y., Meng Y.-Sh. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2021. № 38. P. 3992. https://doi.org/10.1002/ejic.202100622
  21. Turo-Cortés R., Meneses-Sánchez M., Delgado T. et al. // J. Mater. Chem. C. 2022. V. 10. P. 10686. https://doi.org/10.1039/D2TC02039D
  22. Aleshin D.Yu., Nikovskiy I., Novikov V.V. et al. // ACS Omega. 2021. V. 6. № 48. P. 33111. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c05463
  23. Shakirova O., Kokovkin V., Korotaev E. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2022. V. 146. P. 110112. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.110112
  24. Avdeeva V.V., Malinina E.A., Kuznetsov N.T. // Coord. Chem. Rev. 2022. V. 469. P. 214636. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214636
  25. Avdeeva V.V., Korolenko S.E., Malinina E.A. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2022. V. 92. № 3. P. 393. https://doi.org/10.1134/S1070363222030070
  26. Авдеева В.В., Малинина Е.А., Жижин К.Ю. и др. // Журн. неорг. химии. 2020. Т. 65. № 4. С. 495. https://doi.org/10.31857/S0044457X20040029
  27. Matveev E.Y., Avdeeva V.V., Zhizhin K.Y. et al. // Inorganics. 2022. V. 10. № 12. P. 238. https://doi.org/10.3390/inorganics10120238
  28. Ali F., Hosmane N.S., Zhu Y. // Molecules. 2020. V. 25. P. 828. https://doi.org/10.3390/molecules25040828
  29. Sivaev I.B., Bregadze V.I., Kuznetsov N.T. // Russ. Chem. Bull. 2002. V. 51. P. 1362. https://doi.org/10.1023/A:1020942418765
  30. Barba-Bon A., Salluce G., Lostalé-Seijo I. et al. // Nature. 2022. V. 603. № 7902. P. 637. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04413-w
  31. Avdeeva V.V., Garaev T.M., Malinina E.A. et al. // Rus. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 1. P. 28. https://doi.org/10.1134/S0036023622010028
  32. Fanfrlík J., Lepšík M., Horinek D. et al. // ChemPhysChem. 2006. V. 7. № 5. P. 1100. https://doi.org/10.1002/cphc.200500648
  33. Thirumamagal B.T.S., Zhao X.B., Bandyopadhyaya A.K. et al. // Bioconjugate chemistry. 2006. V. 17. № 5. P. 1141. https://doi.org/10.1021/bc060075d
  34. Hu K., Yang Z., Zhang L. et al. // Coord. Chem. Rev. 2020. V. 405. P. 213139. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2019.213139213139
  35. Goswami L.N., Ma L., Chakravarty S. et al. // Inorg. Chem. 2013. V. 52. № 4. P. 1694. https://doi.org/10.1021/ic3017613
  36. Fink K., Uchman M. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 431. P. 213684. https://doi.org/ 213684https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213684
  37. Pankhurst Q.A., Thanh N.T.K., Jones S.K. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. № 22. P. 224001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/22/224001
  38. Zimmermann L.W., Schleid T. // Z. Kristallogr. 2013. V. 228. № 10. P. 558. https://doi.org/10.1524/zkri.2013.1634
  39. Avdeeva V.V., Vologzhanina A.V., Goeva L.V. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2014. V. 640. № 11. P. 2149. https://doi.org/10.1002/zaac.201400137
  40. Kravchenko E.A., Gippius A.A., Kuznetsov N.T. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. P. 546. https://doi.org/10.1134/S0036023620040105
  41. Kravchenko E.A., Gippius A.A., Polyakova I.N. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2017. V. 643. № 23. P. 1939. https://doi.org/10.1002/zaac.201700293
  42. Korolenko S.E., Avdeeva V.V., Malinina E.A. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2020. V. 46. P. 297. https://doi.org/10.1134/S1070328420050024
  43. Lavrenova L.G., Shakirova O.G. // Eur. J. Inorg. Chem. 2013. № 5–6. P. 670. https://doi.org/10.1002/ejic.201200980
  44. Lavrenova L.G. // Rus. Chem. Bull. 2018. V. 67. № 7. P. 1142. https://doi.org/10.1007/s11172-018-2195-3
  45. Иванова А.Д., Лавренова Л.Г., Коротаев Е.В. и др. // Журн. неорг. химии. 2020. Т. 65. № 11. С. 1497. https://doi.org/10.1134/S0036023620110078
  46. Иванова А.Д., Лавренова Л.Г., Коротаев Е.В. и др. // Журн. неорг. химии. 2022. Т. 67. № 8. С. 1058. https://doi.org/10.31857/S0044457X22080177
  47. Lavrenova L.G., Shakirova O.G., Korotaev E.V. et al. // Molecules. 2022. V. 27. № 16. P. 5093. https://doi.org/10.3390/molecules27165093
  48. Goldstein P., Ladell J., Abowts G. // Acta Crystallogr. 1969. V. B25. № 1. P. 135. https://doi.org/10.1107/S0567740869001865
  49. Лавренова Л.Г., Ларионов С.В. // Коорд. химия. 1998. Т. 24. № 6. С. 403.
  50. Зеленцов В.В. // Коорд. химия. 1992. Т. 18. № 8. С. 787.
  51. Bushuev M.B., Lavrenova L.G., Shvedenkov Yu.G. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2008. V. 34. № 3. P. 190. https://doi.org/10.1134/S107032840803007X
  52. Berezovskii G.A., Bushuev M.B., Pishchur D.P. et al. // J. Therm. Anal. Calorim. 2008. V. 93. № 3. P. 999. https://doi.org/10.1007/s10973-007-8703-6
  53. Шакирова О.Г., Лавренова Л.Г., Икорский В.Н. и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2002. Т. 10. № 6. С. 795.
  54. Шакирова О.Г., Далецкий В.А., Лавренова Л.Г. и др. // Журн. неорг. химии. 2013. Т. 58. № 6. С. 739. https://doi.org/10.1134/S0036023613060211
  55. Haasnoot J.G., Vos G., Groeneveld W.L. // Z. Naturforsch. B. 1977. V. 32. № 12. P. 1421. https://doi.org/10.1515/znb-1977-1212
  56. Синдицкий В.П., Сокол В.И., Фогельзанг А. И др. // Журн. неорг. химии. 1987. Т. 32. № 8. С. 1950.
  57. Trofimenko S. // J. Am. Chem. Soc. 1970. V. 92. № 17. P. 5118. https://doi.org/10.1021/ja00720a021
  58. Reger D. L., Little C A., Rheingold A. L. et al. // Inorg. Chem. 2001. V. 40. № 7. P. 1508. https://doi.org/10.1021/ic001102t
  59. Bigmore H.R., Lawrence S.C., Mountford P. et al. // Dalton Trans. 2005. P. 635. https://doi.org/10.1039/B413121E
  60. Hawthorne M.F. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993. V. 32. № 7. P. 950. https://doi.org/10.1002/anie.199309501
  61. Спрышкова Р.А. Биологические основы нейтроннозахватной терапии на боре-10. Дис. … докт. биол. наук. М.: ОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 1999.
  62. Шакирова О.Г., Лавренова Л.Г., Куратьева Н.В. и др. // Коорд. химия. 2010. Т. 36. № 4. С. 275. https://doi.org/10.1134/S1070328410040068
  63. Шакирова О.Г., Далецкий В.А., Лавренова Л.Г. и др. // Коорд. химия. 2011. Т. 37. № 7. С. 511. https://doi.org/10.1134/S107032841106008X
  64. Шакирова О.Г., Лавренова Л.Г., Богомяков А.С. и др. // Журн. неорг. химии. 2015. Т. 60. № 7. С. 869. https://doi.org/10.1134/S003602361507013X
  65. Ливер Э., Гринберг Я.Х., Тульчинский М.Л. Электронная спектроскопия неорганических соединений. М.: Мир, 1987. Т. 2. 443 с.
  66. Hauser A. // Top. Curr. Chem. 2004. V. 233. P. 49. https://doi.org/10.1007/b13528
  67. Шакирова О.Г., Далецкий В.А., Лавренова Л.Г. и др. // Журн. структ. химии. 2014. Т. 55. № 1. С. 50. https://doi.org/10.1134/S0022476614010077
  68. Wiesboeck R.A., Hawthorne M.F. // J. Am. Chem. Soc. 1964. V. 86. № 8. P. 1642. https://doi.org/10.1021/ja01062a042
  69. Кононова Е.Г. Колебательные спектры и особенности электронного строения 11‑вершинных клозо- и нидо-карборанов. Дис. … канд. хим. наук. М., 2005. 120 с.
  70. Carlin R.L. Magnetochemistry. Berlin: Springer-Verlag, 1986. 328 p.
  71. Варнек В.А., Лавренова Л.Г. // Журн. структ. химии. 1995. Т. 36. № 1. С. 120.
  72. Лавренова Л.Г., Шакирова О.Г., Икорский В.Н. и др. // Коорд. химия. 2003. Т. 29. № 1. С. 24. https://doi.org/10.1023/A:1021834715674
  73. Накамото K. ИК-спектры и спектры КР неорганических координационных соединений. М.: Мир, 1991. 536 с.
  74. Sugano S., Tanabe Y., Kamimura H. Multiplets of transition – metal ions in crystals. N.Y.: Academic Press, Pure Appl. Chem., 1970.
  75. Selwood P.W. Magnetochemistry 2nd E. Interscience Publishers. N.Y., 1956.
  76. Ракитин Ю.В., Калинников В.Т. Современная магнетохимия. СПб.: Наука, 1994.
  77. Ivanova A.D., Korotaev E.V., Komarov V.Yu. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2022. V. 532. P. 120746. https://doi.org/10.1016/j.ica.2021.120746
  78. Vlasenko V.G., Kubrin S.P., Garnovskii D.A. et al. // Chem. Phys. Lett. 2020. V. 739. P. 136970. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.136970
  79. Ivanova A.D., Korotaev E.V., Komarov V.Yu. et al. // New. J. Chem. 2020. V. 44. P. 5834. https://doi.org/10.1039/D0NJ00474J

Copyright (c) 2023 Л.Г. Лавренова, О.Г. Шакирова