塩化イッテルビウムのソースを表示

{{chembox
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| Name = 塩化イッテルビウム(III)
| ImageFile = Ytterbium(III) chloride.jpg
| ImageFile2 = Aluminium-trichloride-crystal-3D-balls.png
| ImageName = Ytterbium(III) chloride
| IUPACName = 塩化イッテルビウム(III)
| Section1 = {{Chembox Identifiers
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 55430
| InChI = 1/3ClH.Yb/h3*1H;/q;;;+3/p-3
| InChIKey = CKLHRQNQYIJFFX-DFZHHIFOAT
| SMILES = Cl[Yb](Cl)Cl
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/3ClH.Yb/h3*1H;/q;;;+3/p-3
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = CKLHRQNQYIJFFX-UHFFFAOYSA-K
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|??}}
| CASNo = 10361-91-8
 }}
| Section2 = {{Chembox Properties
| Formula = YbCl<sub>3</sub>
| MolarMass = 279.40 g/mol
| Appearance = 白色粉末
| Density = 4.06 g/cm<sup>3</sup> (固体)
| Solubility = 0.17 g/mL (25 °C)
| MeltingPt = 703 °C <ref name=melt>{{cite book|page=781|url=https://books.google.co.jp/books?id=RbLE77b6eRUC&pg=PA781&redir_esc=y&hl=ja|title=Handbook of Physics| author=Walter Benenson, John W. Harris, Horst Stöcker| publisher=Springer| year =2002|isbn=0-387-95269-1}}</ref>
| BoilingPt = 1900 °C <ref name=melt/>
 }}
| Section3 = {{Chembox Structure
| CrystalStruct = [[単斜晶]], <!--[[ピアソン記号|mS16]] ピアソン記号の格子記号にSは無いため一旦コメントアウト-->
| SpaceGroup = C12/m1, No. 12
 }}
}}
'''塩化イッテルビウム'''は[[化学式]]YbCl<sub>3</sub>で表される'''塩化イッテルビウム(III)'''もしくは、化学式YbCl<sub>2</sub>で表される'''塩化イッテルビウム(II)'''を含む[[無機化合物]]である。本項では主に塩化イッテルビウム(III)について扱う。

== 歴史 ==
[[ランタノイド]]元素の一つであるイッテルビウムは1878年に[[ジャン・マリニャック]]によって発見され、その名称は[[スウェーデン]]の[[イッテルビー]]村に由来している<ref name="ref1"/>。塩化イッテルビウム(III)（以下YbCl<sub>3</sub>と示す）は1946年にHoogschagenによって初めて合成された<ref name=r2/>。YbCl<sub>3</sub>はYb<sup>3+</sup>イオン源として利用可能な市販[[試薬]]であるため、化学的に重要な物質である。

== 化学的性質 ==
YbCl<sub>3</sub>中のYb<sup>3+</sup>の[[価電子]]は<chem>4f^{13}{}5s^{2}{}5p^6</chem>であり、それはYb<sup>3+</sup>の化学的挙動と重要な関連性を有する。また、Yb<sup>3+</sup>は、原子番号が大きくなるほど原子半径やイオン半径が小さくなる[[ランタノイド収縮]]の影響でランタノイドの中では非常に小さなイオン半径を有しており<ref name="ref1" />、このイオン半径の小ささによって速い触媒挙動を示し、原子半径の小ささ (0.99 [[オングストローム|Å]]) に相当して多くの重要な生物学的挙動を示す<ref name="ref1" />。

YbCl<sub>3</sub>の熱力学的性質は、YbCl<sub>3</sub>が気層中で[YbCl<sub>6</sub>]<sup>3-</sup><ref name=r3/>もしくはYb<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub><ref name="ref4"/>として存在することができるため、測定値を得るのが困難であった。Yb<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub>は電子衝撃イオン化質量分析（[[EI法]]）によってYb<sub>2</sub>Cl<sub>5</sub><sup>+</sup>として発見された<ref name="ref4" />。また、実験データを取得する際には無数の低位なf-dもしくはf-f電子遷移が生じることによって実験データが複雑化してしまうが<ref name="ref5"/>、そのような問題があるにもかかわらずYbCl<sub>3</sub>の熱力学的性質は得られており、点群 C3v の[[分子対称性]]は4つの活性な赤外振動に基いて割り当てられた<ref name="ref5" />。

== 合成 ==
YbCl<sub>3</sub>は[[酸化イッテルビウム(III)]] (Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) を[[四塩化炭素]]<ref name=r6/>もしくは[[塩化水素]]<ref name=r7/>と高温で反応させることによって得られる。

[[File:YbCl3prep.gif|300px|(YbCl<sub>3</sub> preparation)]]

ラボスケールの合成であれば、[[塩酸]]と[[塩化アンモニウム]]を用いる方法が単純であるものの効果的である。この方法は単純である代わりに得られるYbCl<sub>3</sub>は水和水を持っており、[[クロロトリメチルシラン]]などの試薬を用いて乾燥させることができる。他の方法としては、高純度の金属イッテルビウム粉末と[[塩化水銀(II)]]を封管中で高温に加熱することでも得られる。YbCl<sub>3</sub>を溶媒和させる手段は様々な報告がされており、金属イッテルビウムと[[有機ハロゲン化合物]]を[[テトラヒドロフラン]] (THF)のようなドナー溶媒中で反応させたり、YbCl<sub>3</sub>の水和物をクロロトリメチルシランや[[塩化チオニル]]で脱水させた後で再びTHFのような溶媒中に加える方法が含まれる。

== 用途 ==
YbCl<sub>3</sub>は4f軌道に1つの[[不対電子]]を持っており、その軌道を満たすために[[ルイス酸]]としての性質を有する。YbCl<sub>3</sub>は[[遷移状態]]において通常[YbCl<sub>2</sub>]<sup>+</sup>という配位子の形で働き、例えば[[アルドール反応]]<ref name="ref8"/>や[[ピクテ・スペングラー反応]]<ref name="ref9"/>のような[[アルキル化反応]]の触媒として用いられる。

;アルドール反応
[[File:decarb aldol 16.svg|600px|(Aldol reaction)]]

アルドール反応は有機合成化学において多目的に利用できる反応である。YbCl<sub>3</sub>は[[エノラート|ケトンエノラート]]と[[アルデヒド]]の間での[[脱炭酸]]アルドール反応を触媒する[[パラジウム|Pd]](0)触媒の助触媒として機能する。上記図の遷移状態AおよびBはイッテルビウム塩のルイス酸としての配位方法を示している<ref name="ref8" />。Rは[[tert-ブチル基]]、R'は-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>Phを示しており、この脱炭酸アルドール反応において様々な金属塩を用いた場合の収率を示した下記表から分かるように、YbCl<sub>3</sub>はルイス酸触媒として効果的である。

{| class="wikitable"
!金属塩<ref name="ref8" />!!'''2'''の収率 (%)
|-
| [[塩化鉄(III)|FeCl<sub>3</sub>]] ||40
|-
| [[塩化亜鉛|ZnCl<sub>2</sub>]] || 68
|-
| [[塩化銅(II)|CuCl<sub>2</sub>]] || 40
|-
| [[塩化ランタン(III)|LaCl<sub>3</sub>]] || 60
|-
| YbCl<sub>3</sub> || 93
|}

;ピクテ・スペングラー反応
ピクテ・スペングラー反応は[[インドールアルカロイド]]を合成するための前駆体として用いられるテトラヒドロ-[[β-カルボリン]]環を生成する<ref name="ref9" />。YbCl<sub>3</sub>をルイス酸触媒として用いた反応では生成物が高収率で得られ、反応時間も4日から24時間に短縮することができる<ref name="ref9" />。

[[File:PDSp.svg|400px|(Pictet-Spengler reaction)]]

;エステル化反応
Yb<sup>3+</sup>のイオン半径は非常に小さいため速い触媒作用を示すが選択性が犠牲となる。例えばメソ-1,2-ジオールのモノアセチル化反応はYbCl<sub>3</sub>を触媒として用いることで反応時間は最速（2時間）となるがモノアセチル化生成物の収率は50%に留まり、反応時間が23時間かかるCeCl<sub>3</sub>を用いた場合の収率85 %という数字と比較しても生成物の選択性は低い<ref name=r10/>。

;アセタール化
[[File:YbCl3Acetalisation.png|300px|Acetalisation of an acid-sensitive aldehyde using YbCl<sub>3</sub> catalyst and trimethyl orthoformate]]

Yb<sup>3+</sup>はオルトギ酸トリメチルを用いた[[アセタール]]化反応における強力な触媒である<ref name = Luche1978/>。CeCl<sub>3</sub>やErCl<sub>3</sub>との比較においてYb<sup>3+</sup>が最も効果的な触媒であることが判明しており、上記反応式のように酸に敏感なものも含む様々なアルデヒドを室温で数分反応させるだけで高い収率が得られる。

=== 生化学 ===
YbCl<sub>3</sub>が接触した原子は接触していない原子と比べて異なる共鳴を生むため、[[核磁気共鳴スペクトル]] (NMR)において化学シフトの位置をシフトさせるシフト剤として利用される<ref name="ref11"/>。通常、ランタノイドの+3価イオンのような常磁性種は望ましいシフト化剤である<ref name="ref11" />。膜生物学において<sup>39</sup>K<sup>+</sup>および<sup>23</sup>Na<sup>+</sup>のイオン運動は[[電気化学的勾配]]を立証する上で重要であり、それはYbCl<sub>3</sub>によって大いに影響される<ref name="ref11" />。神経シグナルの伝達は生命の基礎的側面であり、YbCl<sub>3</sub>を用いたNMR技術を利用して綿密に解析される。YbCl<sub>3</sub>はまた、ナトリウムイオンプローブに類似したカルシウムイオンプローブとしても利用される<ref name="ref12"/>。

YbCl<sub>3</sub>はまた、動物の消化を追うのにも利用される。[[プロバイオティクス]]のような豚の飼料の添加物は固形もしくは液体で加えられるが、YbCl<sub>3</sub>は固形飼料に随伴して移動するため食品添加物をどの段階で飼料に加えるのが理想的かを決定するのに役立つ<ref name=r13/>。YbCl<sub>3</sub>の濃度は[[誘導結合プラズマ|ICP質量分析]]によって0.0009 μ g / mLの濃度まで定量することができるため<ref name="ref1" />、そうやって分析したYbCl<sub>3</sub>濃度と時間経過の関係を取ることによって、動物の消化における微粒子の動きの情報を得ることができる。マウスを用いた実験では、YbCl<sub>3</sub>は単純に糞便として排出されて体重、臓器重量、[[ヘマトクリット値]]の変化は見られなかったため、YbCl<sub>3</sub>による動物に対する害はないとされる<ref name="ref12" />。

YbCl<sub>3</sub>の触媒能はまた[[DNAマイクロアレイ]]（いわゆるDNAチップ）においても利用される<ref name="ref14"/>。YbCl<sub>3</sub>を用いることでターゲットDNAへの[[フルオレセイン]]の導入を50から80倍に増加させることができ、[[結核]]の迅速診断のような伝染病の検出に革命をもたらした<ref name="ref14" />。

== 塩化イッテルビウム(II) ==
塩化イッテルビウム(II)（以下YbCl<sub>2</sub>と示す）は[[モル質量]]243.95 g/mol、比重5.27 g/cm<sup>3</sup>、融点721℃の緑色固体であり、[[CAS登録番号|CAS No.]]は13874-77-6。結晶系は斜方晶であり、[[ピアソン記号]]は ''oP24'' 、[[空間群]]は Pbca, No. 61。

1929年にW.K. KlemmおよびW. SchuthがYbCl<sub>3</sub>を[[水素]]還元することによって初めて合成された。
: <chem>{2YbCl3} + H2 -> {2YbCl2} + 2HCl</chem>

他のYb(II)化合物や低原子価ランタノイド化合物のように、YbCl<sub>2</sub>は強い還元剤として働く。YbCl<sub>2</sub>は水溶液中で不安定であり、水を水素に還元する<ref>[http://www.britannica.com/eb/article-9078098/ytterbium ytterbium - Britannica Online Encyclopedia]</ref>。

== 出典 ==
{{Reflist|35em|refs=
<ref name="ref1">Evans, C.H. Biochemistry of the Lanthanides; Plenum: New York, 1990.</ref>
<ref name=r2>{{cite journal|author=Hoogschagen, J. |journal=Physica|year=1946|volume=11|issue=6|pages=513–517|title=The light absorption in the near infra red region of praseodymium, samarium and ytterbium solutions |doi=10.1016/S0031-8914(46)80020-X}}</ref>
<ref name=r3>{{cite journal|author=Gau, W.J.; Sun, I.W. |journal=J. Electrochem. Soc.|year=1996|volume=143|issue=1|pages=170–174|doi=10.1149/1.1836403|title=Electrochemical and Spectroscopic Studies of Ytterbium in the Aluminum Chloride-1-methyl-3-ethylimidazolium Chloride Room Temperature Molten Salt}}</ref>
<ref name="ref4">{{cite journal|author=Chervonnyi, A.D.; Chervonnaya, N.A. |journal=Russ. J. Inorg. Chem. (Engl. Transl.)|year=2004|volume=49|issue=12|pages=1889–1897}}</ref>
<ref name="ref5">{{cite journal|author=Zasorin, E.Z. |journal=Russ. J. Phys. Chem. (Engl. Transl.)|year=1988|volume=62|issue=4|pages=441–447}}</ref>
<ref name=r6>{{cite journal|author=Goryushkin, V.F.; Zalymova, S.A.; Poshevneva, A.I. |journal=Russ. J. Inorg. Chem. (Engl. Transl.)|year=1990|volume=35|issue=12|pages=1749–1752}}</ref>
<ref name=r7>{{cite journal|author=Jörg, S.; Seifert, H.J. |journal=Termochim. Acta|year=1998|volume=318|pages=29–37|doi=10.1016/S0040-6031(98)00326-8|title=Ternary chlorides in the systems ACl/YbCl3 (A=Cs,Rb,K)}}</ref>
<ref name="ref8">{{cite journal|author=Lou, S.; Westbrook, J.A.; Schaus, S.E. |journal=J. Am. Chem. Soc.|year=2004|volume=126|pages=11440–11441|doi=10.1021/ja045981k|pmid=15366881|title=Decarboxylative aldol reactions of allyl beta-keto esters via heterobimetallic catalysis|issue=37}}</ref>
<ref name="ref9">{{cite journal|author=Srinivasan, N.; Ganesan, A. |journal=Chem. Commun.|year=2003|pages=916–917}}</ref>
<ref name=r10>{{cite journal|author=Clarke, P.A. |journal=Tetrahedron Lett.|year=2002|volume=43|pages=4761–4763|doi=10.1016/S0040-4039(02)00935-8|title=Selective mono-acylation of meso- and C2-symmetric 1,3- and 1,4-diols|issue=27}}</ref>
<ref name="ref11">{{cite journal|author=Hayer, M.K.; Riddell, F.G. |journal=Inorg. Chim. Acta|year=1984|volume=92|pages=L37–L39|doi=10.1016/S0020-1693(00)80044-4|title=Shift reagents for 39K Nmr|issue=4}}</ref>
<ref name="ref12">{{cite journal|author=Shinohara, A.; Chiba, M.; Inaba, Y. |journal=J. Alloys Cmpds.|year=2006|volume=408–412|title=Comparative study of the behavior of terbium, samarium, and ytterbium intravenously administered in mice |doi=10.1016/j.jallcom.2004.12.152 |pages=405–408}}</ref>
<ref name=r13>{{cite journal|author=Ohashi, Y.; Umesaki, Y.; Ushida, K. |journal=Int. J. Food Micro.|year=2004|volume=96|pages=61–66|doi=10.1016/j.ijfoodmicro.2004.04.001|title=Transition of the probiotic bacteria, ''Lactobacillus casei'' strain Shirota, in the gastrointestinal tract of a pig}}</ref>
<ref name="ref14">{{cite journal|author=Browne, K.A. |journal=J. Am. Chem. Soc.|year=2002|volume=124|pages=7950–7962|doi=10.1021/ja017746x|pmid=12095339|title=Metal ion-catalyzed nucleic acid alkylation and fragmentation|issue=27}}</ref>
<ref name=Luche1978>{{Cite journal
 | last = Luche
 | first = Jean-Louis
 | coauthors = Gemal, André Luis
 | year = 1978
 | title = Efficient synthesis of acetals catalysed by rare earth chlorides
 | journal = Journal of the Chemical Society, Chemical Communications
 | volume = 1978
 | issue = 22
 | pages = 976–977
 | doi = 10.1039/c39780000976
}}</ref>

}}

<!-- Dead note "15": ''Handbook of Chemistry and Physics''; Lide, D.R., Ed.; CRC Press:</nowiki>Boca Raton, 2003. -->
<!-- Dead note "16": Sapegin, A.M.; Baluev, A.V.; Evdokimov, V.I. ''Russ. J. Phys. Chem. (Engl. Transl.)'' '''1984''', ''58(12)'', 1792–1794. -->
<!-- Dead note "17": Timén, A.S.; Fischer, A.; Somfai, P. ''Chem. Commun.'' '''2003''', 1150–1151. -->
<!-- Dead note "18": Jia, Y.Q.; Zhang, S.G. ''Inorg. Chim. Acta'' '''1988''', ''143'', 137-145. -->
<!-- Dead note "19": Murakami, M.; Ito, H.; Ito, Y. ''Bull. Chem. Soc. Jpn.'' '''1996''', ''69'', 25-30. -->
<!-- Dead note "20": Laptev, D.M.; Poshevneva, A.I.; Astakhova, I.S.; Kulagin, N.M. ''Russ. J. Inorg. Chem. (Engl. Transl.)'' '''1976''', 21(9), 1274–1276. -->
<!-- Dead note "21": Gorbunov, V.E.; Tolmach, P.I.; Gavrichev, K.S.; Totrova, G.A.; Goryushkin, V.F. ''Russ. J. Phys. Chem. (Engl. Transl.)'' '''1986''', ''60(5)'', 789-790. -->

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[[Category:塩化物]]
[[Category:イッテルビウムの化合物]]