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硫黄窒化物:S4N4、S2N2とポリチアジル

硫黄と窒素のみから成る二元化合物群。特にS4N4、S2N2、重合体(SN)xは、特徴的なかご状構造、化学反応性、導電性高分子ポリチアジルで知られる。

硫黄窒化物とは、硫黄と窒素のみから成る二元化合物の一群を指す。これは単一の化学式を表す語ではなく、最も多くの場合、性質がよく解明されたいくつかの化学種に用いられる。その代表は四硫黄四窒化物(通常はS4N4と表記)、二硫黄二窒化物(S2N2)、および重合体(SN)xである。これらの物質は、特異な分子構造、反応性に富む化学的性質、さらに重合体の場合には意外な電気的性質によって注目されている。

主な硫黄窒化物

  • S4N4:かご状の硫黄–窒素骨格をもつ橙色の結晶性化合物である。ほかのS–N化学種を得るための実験室で便利な前駆体となるが、熱および機械的刺激に敏感である。
  • S2N2:特殊な条件下で観測できる小さく反応性の高い環状分子、または一過性の分子である。調製化学では中間体として利用できる。
  • (SN)x(ポリチアジル):硫黄原子と窒素原子が交互に連なる高分子鎖である。無機高分子としては珍しく金属的な電気伝導性を示し、非常に低い温度では超伝導状態となる。

構造面では、硫黄と窒素が複数の原子価配置をとり得るため、硫黄窒化物には多様な結合様式がみられる。閉じたかご状構造、小さな環、伸長した鎖はいずれも形成されうる。S4N4は一般に、S–N結合の連結によってコンパクトでひずんだ骨格を生じる、かご状分子として説明される。重合体(SN)xは、分子性前駆体を制御して分解または重合させることで調製でき、電荷の非局在化を可能にする共役S–N主鎖をもつ。

これらの化合物は歴史的には、塩化硫黄とアンモニアやアミンなどの窒素含有試薬との初期の探索的反応から見いだされた。20世紀には、化学者がその構造と特異な性質を明らかにするにつれて研究が活発化した。(SN)xが電気を伝導するという発見は、金属のように振る舞うことが見いだされた最初期の無機高分子の一つであったため、特に関心を集めた。

用途は主として科学研究および教育に関するものである。S4N4は硫黄–窒素化学をさらに展開するための合成ビルディングブロックとして用いられ、(SN)xは低次元導体と超伝導の研究において重要であり続けている。一方、感度の高さと取扱いの難しさのため、実用的な利用は限られる。すべての硫黄窒化物は慎重な取扱いを要する。多くは衝撃または熱に敏感で、激しく分解することがあるため、適切な安全対策を備えた設備の整った実験室でのみ扱うべきである。

より技術的な要約および参照データについては、無機化学の専門資料や硫黄–窒素化学に関する総説を参照する。追加の文献およびデータ集成は、化学データベースや総説論文でも利用できる(概要を参照)。

関連項目

著者

AlegsaOnline.com 硫黄窒化物:S4N4、S2N2とポリチアジル

URL: https://ja.alegsaonline.com/art/94712

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