Реакції дикетону Куксона з галогенідами калію в середовищі поліфосфорної кислоти

Aim. To study the rearrangement of Cookson’s diketone by the action of potassium halides under conditions of polyphosphoric acid catalysis.Results and discussion. Chemical behaviour of Cookson’s diketone (CS-trishomocubane-8,11-dione) in the reactions with potassium halides (KCl, KBr, KI) in the polyphosphoric acid (PPA) medium have been studied. When treated with the KI/PPA mixture Cookson’s diketone undergoes reduction leading to tetracyclo[6.3.0.0.4,11.05,9]undecane-2,7-dione. The use of KBr instead of KI leads to formal addition of HBr to the cyclobutane ring of CS-trishomocubane-8,11-dione and gives 3-bromotetracyclo[6.3.0.04,11.05,9]undecane-2,7-dione. The general scheme of the cycle opening mechanism has been proposed. In the case of using the KCl/PPA mixture the reaction does not occur.Experimental part. The structure and composition of compounds were proved by the methods of 1H and 13C NMR-spectroscopy, and also X-ray diffraction analysis. Elemental analysis was performed for the compounds obtained.Conclusions. It has been shown that hydrohalic acids generated in situ under the reaction conditions do not induce the rearrangement of Cookson’s diketone to the D3-trishomocubane system. The cyclobutane ring opening and reduction take place instead. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.2020Цель. Исследовать перегруппировку дикетонов Куксона под действием галогенидов калия в условиях катализа полифосфорной кислотой.Результаты и их обсуждение. Изучено химическое поведение дикетона Куксона (CS-трисгомокубан-8,11-диона) в реакции с галогенидами калия (KCl, KBr, KI) в среде полифосфорной кислоты (PPA). При обработке йодидом калия в среде полифосфорной кислоты дикетон Куксона вступает в реакцию восстановления, которая приводит к образованию тетрацикло[6.3.0.0.4,11.05,9]ундекан-2,7-диона. Использование KBr вместо KI приводит к формальному присоединению HBr по циклобутановому кольцу CS-трисгомокубан-8,11-диона, в результате чего образуется 3-бромтетрацикло [6.3.0.04,11.05,9]ундекан-2,7-дион. Предложена общая схема механизма раскрытия цикла. В случае использования системы KCl/PPA реакция не происходит.Экспериментальная часть. Структура и состав соединений были подтверждены методами 1Н и 13С ЯМР-спектроскопии, а также рентгеноструктурным анализом. Проведен элементный анализ полученных соединений.Выводы. Показано, что галогеноводородные кислоты, образующиеся in situ при смешивании галогенидов калия и полифосфорной кислоты, вместо перегруппировки дикетона Куксона в производные D3-трисгомокубана приводzт к восстановлению каркаса с раскрытием циклобутанового фрагмента. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.2020Мета. Дослідити перегрупування дикетону Куксона під дією галогенідів калію в умовах каталізу поліфосфорною кислотою.Результати та їх обговорення. Вивчено хімічну поведінку дикетону Куксона (CS-трисгомокубан-8,11-діону) в реакції з галогенідами калію (KCl, KBr, KI) в середовищі поліфосфорної кислоти (PPA). При обробці йодидом калію в середовищі поліфосфорної кислоти дикетон Куксона вступає в реакцію відновлення, яка приводить до утворення тетрацикло[6.3.0.0.4,11.05,9]ундекан-2,7-діону. Використання KBr замість KI приводить до формального приєднання HBr до циклобутанового кільця CS-трисгомокубан-8,11-діону, в результаті чого утворюється 3-бромтетрацикло[6.3.0.04,11.05,9]ундекан-2,7-діон. Запропоновано загальну схему механізму розкриття циклу. У випадку використання системи KCl/PPA реакція не відбувається.Експериментальна частина. Структуру та склад сполук було доведено методами 1Н та 13С ЯМР-спектроскопії, а також рентгеноструктурним аналізом. Проведено елементний аналіз одержаних сполук.Висновки. Показано, що галогеноводневі кислоти, що утворюються in situ при змішуванні галогенідів калію та поліфосфорної кислоти, замість перегрупування дикетону Куксона в похідні D3-трисгомокубану спричиняють відновлення каркасу з розкриттям циклобутанового фрагмента. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.202

Multilayer design of crN/MoN superhard protective coatings and their characterisation

Multilayer CrN/MoN transition metal nitride coatings were studied in this research. Films were deposited by vacuum arc deposition (Arc-PVD) from Cr and Mo cathodes in nitrogen atmosphere p = 0.4 Pa. Three series of samples with different values of negative bias voltage (−20, −150, and −300 V) applied to the surface were fabricated. Each series has samples with 11, 22, 44, 88, 180 and 354 layers while total thickness was maintained with the same value. Samples were studied by scanning electron microscopy (SEM) on cross-sections and coatings surface, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), electron backscatter diffraction (EBSD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), micro-indentation. Two main cubic phases of γ-Mo N and cubic CrN were detected. It was observed that the crystal growth orientation changes while the negative bias voltage of the substrate decreases. The maximum values of hardness (38–42 GPa) among the studied samples were obtained for coatings with a minimal individual layer thickness of 20 nm deposited at U = −20 V. N 2 bFCT - Sumy State University(0116U002621). Foundation of Science and Technology (FCT) of Portugal [references NORTE-01- 0145-FEDER-022096, SFRH/BD/129614/2017], Network of Extreme Conditions Laboratories (NECL) and by Ukrainian state budget programs [No. 0116U006816, 0118U003579 and 0116U002621]. Partial support by COST Action CA15102 is also greatly appreciate