Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences67609310.31857/S0869769824020151lcmiauChemical SciencesХимические наукиReview ArticleStructural chemistry of mixed-ligand carboxylate-fluoride and neutral fluoride complexes of uranyl (review)Структурная химия разнолигандных карбоксилато-фторидных и нейтральных фторидных комплексных соединений уранила (обзор)https://orcid.org/0000-0002-8473-3580DavidovichRuven L.ДавидовичРувен Лейзерович
Russian Federation

Doctor of Sciences in Chemistry, Professor, Chief Researcher

доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник

davidovich@ich.dvo.ruInstitute of Chemistry, FEB RASИнститут химии ДВО РАН15042024217018628022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/676093

The crystal structures of mixed-ligand carboxylate-fluoride and neutral fluoride complexes of uranyl studied by the single-crystal X-ray diffraction method have been systematized and discussed. The crystal chemical features of the structures of this class of uranyl compounds were determined: the coordination polyhedron of the hexavalent uranium atom in the structures of the mixed-ligand carboxylate-fluoride and neutral fluoride complexes of uranyl (excluding three hexadentate-bipyramidal compound) 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 in which five atoms are located. In the crystal structures of dimeric and polymeric mixed-ligand carboxylate-fluoride and neutral fluoride complexes of uranyl (with the exception of one compound in which the bridging bonds in the dimer are formed by oxygen atoms) the fluoride bridges form fluoride atoms.

Систематизированы и обсуждены кристаллические структуры разнолигандных карбоксилато-фторидных и нейтральных фторидных комплексных соединений уранила, изученных монокристальным методом рентгеноструктурного анализа. Определены кристаллохимические особенности строения данного класса соединений уранила: координационный полиэдр шестивалентного атома урана в структурах разнолигандных карбоксилато-фторидных и нейтральных фторидных комплексных соединений уранила (за исключением трех гексадентатно-бипирамидальных соединений) имеет пентагонально-бипирамидальное строение. Атомы кислорода уранильной группы расположены на вертикальной оси пентагональной бипирамиды перпендикулярно экваториальной плоскости, в которой расположены пять атомов координированных лигандов. В структурах димерных и полимерных разнолигандных карбоксилато-фторидных и нейтральных фторидных комплексных соединений уранила мостиковые связи (за исключением одного димерного соединения, в котором мостиковые связи в димере образованы атомами кислорода) образуют фторидные атомы.

uranylfluoridemixed-ligandpentagonal bipyramidstructure carboxylateneutral ligandsуранилфторидразнолигандныйпетагональная бипирамидаструктуракарбоксилатынейтральные лигандыDavidovich R. L. Strukturnaya khimiya raznoligandnykh neorganicheskikh ftoridnykh kompleksnykh soedinenii uranila (obzor) = [Structural chemistry of mixed-ligand inorganic fluoride complexes of uranyl]. Vestnik of the FEB RAS. 2024;(1):92–112. (In Russ.).Давидович Р. Л. Структурная химия разнолигандных неорганических фторидных комплексных соединений уранила (обзор) // Вестн. ДВО РАН. 2024. № 1. С. 92–112.Kim J.-Y., Norquist A. J., O’Hare D. Variable dimensionality in the UO2(CH3CO2)2·2H2O/HF/isonicotinic acid system: Synthesis and structures of zero-, one-, and two-dimensional uranium isonicotinates. Chem. Mater. 2003;15:1970–1975. https://doi.org/10.1021/cm021722n.Kim J.-Y., Norquist A. J., O’Hare D. Variable dimensionality in the UO2(CH3CO2)2·2H2O/HF/isonicotinic acid system: Synthesis and structures of zero-, one-, and two-dimensional uranium isonicotinates // Chem. Mater. 2003. Vol. 15. P. 1970–1975. https://doi.org/10.1021/cm021722n.Andreev G., Budantseva N., Fedoseev A. Interaction with simple monopyridinecarboxylic ligands revealing unexpected structural types of uranyl halides. Inorg. Chem. 2020;59:15583–15586. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c02718.Andreev G., Budantseva N., Fedoseev A. Interaction with simple monopyridinecarboxylic ligands revealing unexpected structural types of uranyl halides // Inorg. Chem. 2020. Vol. 59. P. 15583–15586. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c02718.Davidovich R. L., Goreshnik E. A. Structural chemistry of fluoride complexes of uranyl. Struct. Chem. 2023;34(1):265–284. https://doi.org/10.1007/s11224-022-02095-8.Davidovich R. L., Goreshnik E. A. Structural chemistry of fluoride complexes of uranyl // Struct. Chem. 2023. Vol. 34, N1. P. 265–284. https://doi.org/10.1007/s11224–022–02095–8.Serezhkin V. N., Grigoriev M. S., Sukacheva M. V., Serezhkina L. B. New barium fluorosuccinato- and fluoroglutaratouranylates. Russ. J. Phys. Chem. 2023;97(4):695–701. DOI: 10.31857/S0044453723040283.Сережкин В. Н., Григорьев М. С., Сукачева М. В., Сережкина Л. Б. Новые фторосукцинато- и фтороглутаратоуранилаты бария // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97, № 4. С. 535–542. DOI: 10.31857/S0044453723040283.Kim J.-Y., Norquist A. J., O’Hare D. Incorporation of uranium(VI) into metal–organic framework solids, [UO2(C4H4O4)]·H2O, [UO2F(C5H6O4)]·2H2O, and [(UO2)1.5(C8H4O4)2]2[(CH3)2NCOH2]·H2O. Dalton Trans. 2003;14:2813–2814. https://doi.org/10.1039/B306733P.Kim J.-Y., Norquist A. J., O’Hare D. Incorporation of uranium(VI) into metal–organic framework solids, [UO2(C4H4O4)]·H2O, [UO2F(C5H6O4)]·2H2O, and [(UO2)1.5(C8H4O4)2]2[(CH3)2NCOH2]·H2O // Dalton Trans. 2003. N14. P. 2813–2814. https://doi.org/10.1039/B306733P.Zhang Y.-J., Tilley G. J., Martin L. R., Livens C. D., Helliwell M., Abdul Malik K. M., Hursthouse M. B. Controlling solid state structure of uranyl(VI) complexes: Monomeric Complexes with malonate and malonamate. J. Nucl. Sci. Tech. 2002;39(suppl. 3):457–460. DOI: 10.1080/00223131.2002.10875506.Zhang Y.-J., Tilley G. J., Martin L. R., Livens C. D., Helliwell M., Abdul Malik K. M., Hursthouse M. B. Controlling solid state structure of uranyl(VI) complexes: Monomeric complexes with malonate and malonamate // J. Nucl. Sci. Tech. 2002. Vol. 39, suppl. 3. P. 457–460. DOI: 10.1080/00223131.2002.10875506.Farkas I., Csöregh I., Szabó Z. Crystal Structure of the Sodium Salt of the Uranyl-Oxyacetate-Fluoride Dimer, Na4(UO2)2(OCH2COO)2F4·6H2O. Acta Chem. Scand. 1999;53:1009–1012. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.53–1009.Farkas I., Csöregh I., Szabó Z. Crystal Structure of the Sodium Salt of the Uranyl-Oxyacetate-Fluoride Dimer, Na4(UO2)2(OCH2COO)2F4·6H2O // Acta Chem. Scand. 1999. Vol. 53. P. 1009–1012. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.53–1009.Nguyen Quy Dao, Bkouche-Waksman I., Walewski M., Caceres D. Etude cristallographique et structurale des complexes oxalato-fluorure d′uranyle alcalins de formules M3UO2F3(C2O4)-nH2O et M3UO2F(C2O4)2-n′H2O. Bull. Soc. Chim. Fr. 1984;(3–4): I.129-I.132.Nguyen Quy Dao, Bkouche-Waksman I., Walewski M., Caceres D. Etude cristallographique et structurale des complexes oxalato-fluorure d′uranyle alcalins de formules M3UO2F3(C2O4)-nH2O et M3UO2F(C2O4)2-n′H2O // Bull. Soc. Chim. Fr. 1984. N3–4. P. I.129–I.132.Kerr A. T., Kumalah S. A., Holman K. T., Butcher R. J., Cahill C. L. Uranyl coordination polymers incorporating η5-cyclopentadienyliron-functionalized η6-phthalate metalloligands: Syntheses, structures and photophysical properties. J. Inorg. Organomet. Polym. 2014;24:128–136. DOI: 10.1007/s10904-013-9980-0.Kerr A. T., Kumalah S. A., Holman K. T., Butcher R. J., Cahill C. L. Uranyl coordination polymers incorporating η5-cyclopentadienyliron-functionalized η6-phthalate metalloligands: Syntheses, structures and photophysical properties // J. Inorg. Organomet. Polym. 2014. Vol. 24. P. 128–136. DOI: 10.1007/s10904–013–9980–0.Hou X., Tang S.-F. Two new two-dimensional layered uranyl-bearing polycarboxylates from semi-rigid tetracarboxylic acids. RSC Adv. 2014;4:34716–34720. DOI: 10.1039/c4ra04684f.Hou X., Tang S.-F. Two new two-dimensional layered uranyl-bearing polycarboxylates from semi-rigid tetracarboxylic acids // RSC Adv. 2014. Vol. 4. P. 34716–34720. DOI: 10.1039/c4ra04684f.Aas W., Johanson M. H. Structure of the sodium salt of the ternary uranyl-picolinate-fluoride complex [UO2(picolinate)F3] Na2(H2O)4. Acta Chem. Scand. 1999;53:581–583. DOI: 10.3891/acta. chem. scand. 53–0581.Aas W., Johanson M. H. Structure of the sodium salt of the ternary uranyl-picolinate-fluoride complex [UO2(picolinate)F3] Na2(H2O)4 // Acta Chem. Scand. 1999. Vol. 53. P. 581–583. DOI: 10.3891/acta. chem. scand. 53–0581.Silverwood P. R., Collison D., Livens F. R., Beddoes R. L., Taylor R. J. Uranyl monopicolinate complexes. J. Alloys Comp. 1998;271–273:180–183. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00050-4.Silverwood P. R., Collison D., Livens F. R., Beddoes R. L., Taylor R. J. Uranyl monopicolinate complexes // J. Alloys Comp. 1998. Vol. 271–273. P. 180–183. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00050-4.Shchelokov R. N., Orlova I. M., Sergeev A. V., Mikhailov Yu.N., Lobanova G. M., Kanishcheva A. S. Smeshannye soedinenya uranila s mostikovoi etilendiamintetraatsetatogruppoi = [Mixed uranyl compounds with bridging EDTA group]. Koord. khim. 1985;11(2):196–206. (In Russ.).Щелоков Р. Н., Орлова И. М., Сергеев А. В., Михайлов Ю. Н., Лобанова Г. М., Канищева А. С. Смешанные соединения уранила с мостиковой этилендиаминтетраацетатогруппой // Коорд. химия. 1985. Т. 11, № 2. С. 196–206.John G. H., May I., Collison D., Helliwell M. Synthesis, structural and spectroscopic characterisation of three di-μ-fluoro-bis[dioxouranyl] complexes. Polyhedron. 2004;23:3097–3103. https://doi.org/10.1016/j.poly.2004.09.010.John G. H., May I., Collison D., Helliwell M. Synthesis, structural and spectroscopic characterisation of three di-μ-fluoro-bis[dioxouranyl] complexes // Polyhedron. 2004. Vol. 23. P. 3097–3103. https://doi.org/10.1016/j.poly.2004.09.010.Kannan S., Moody M. A., Barnes C. L., Duval P. B. Fluoride abstraction and reversible photochemical reduction of cationic uranyl (VI) phosphine oxide complexes. Inorg. Chem. 2006;45:9206–9212. https://doi.org/10.1021/ic060742e.Kannan S., Moody M. A., Barnes C. L., Duval P. B. Fluoride abstraction and reversible photochemical reduction of cationic uranyl(VI) phosphine oxide complexes // Inorg. Chem. 2006. Vol. 45. P. 9206–9212. https://doi.org/10.1021/ic060742e.Mikhailov Yu.N., Ivanov S. B., Orlova I. M., Podnebesnova G. V., Kuznetsov V. G., Shchelokov R. N. Sintez i kristallicheskaya struktura tetrakarbamidotetraftorodiuranila [UO2F2{CO(NH2)2}2]2 = [Synthesis and crystal structure of tetracarbamidotetrafluoridodiyranyl [UO2F2{CO(NH2)2}2]2. Koord. khim. 1976;2(11):1570–1573. (In Russ.).Михайлов Ю. Н., Иванов С. Б., Орлова И. М., Поднебесная Г. В., Кузнецов В. Г., Щелоков Р. Н. Синтез и кристаллическая структура тетракарбамидотетрафтородиуранила [UO2F2{OC(NH2)2}2]2 // Коорд. химия. 1976. Т. 2, № 11. С. 1570–1573.Dewan J. C., Edwards A. J., Slim D. R., Guerchais J. E., Kergoat R. Fluoride Crystal Structures. Pt XXIII. catena-di-μ-fluoro-(dimethyl sulphoxide)dioxouranium(VI). J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1975;(21):2171–2174.Dewan J. C., Edwards A. J., Slim D. R., Guerchais J. E., Kergoat R. Fluoride Crystal Structures. Part XXIII. catena-Di-μ-fluoro-(dimethyl sulphoxide) dioxouranium (VI) // J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1975. Iss. 21. P. 2171– 2174.