William J. Evans (kemist)

William J. Evans är en framstående professor vid University of California, Irvine, som är specialiserad på tungmetallers oorganiska och organometalliska kemi, särskilt de sällsynta jordartsmetallerna (dvs. Sc, Y och lantaniderna), aktinider och vismut. Han har publicerat över 500 peer-reviewed forskningsartiklar om dessa ämnen.

Evans föddes i Madison, Wisconsin , och växte upp i Menomonee Falls, Wisconsin. Han fick en Bachelor of Science-examen vid University of Wisconsin-Madison 1969, där han gjorde grundforskning om pentaborankemi med professor Donald F. Gaines. Därefter deltog han i University of California, Los Angeles , där han tog sin doktorsexamen 1973. Hans doktorandforskning om syntesen av metallocarboranes övervakades av professor M. Frederick Hawthorne . Han gjorde postdoktoral forskning vid Cornell University om syntesen av övergångsmetallfosfitkomplex under ledning av professor Earl L. Muetterties .

Evans började sin oberoende forskarkarriär 1975 vid University of Chicago . Han valde ett forskningsområde helt annat än hans utbildning och erfarenhet, nämligen de sällsynta jordartsmetallernas och aktinidernas kemi, med den centrala tesen att dessa metallers speciella egenskaper borde leda till unik kemi. Han använde utforskande syntes för att generera de nya molekylära arterna med lämpliga koordinationsmiljöer för att möjliggöra tillgång till den speciella kemin hos dessa metaller. Efter att ha fått tjänstgöring i Chicago 1982, rekryterades han till University of California, Irvine, där han har varit professor sedan 1983. Bland hans senaste prestationer vid UCI är upptäckten av molekylära arter som innehåller nio nya oxidationstillstånd av sällsynta jordartsmetaller och aktinider.

Evans är en av få personer som har fått American Chemical Society (ACS) Awards i både oorganisk kemi och metallorganisk kemi. Han har också mottagit Sir Edward Franklin Award och Hundraårsjubileumspriset för Royal Society of Chemistry, Frank Spedding Award for Excellence in the Science and Technology of Rare Earths, Terrae Rarae Award från Tage der Seltenen Erden Society i Tyskland, Richard C. Tolman Award från sektionen i södra Kalifornien i ACS, en Special Creativity Extension Award från National Science Foundation, UCI Distinguished Faculty Award for Research och UCI Physical Sciences Outstanding Contributions to Undergraduate Education Award. Han hedrades också med UCI:s högsta fakultetspris, Lauds and Laurels Outstanding Faculty Achievement Award. Nyligen utnämndes han till direktör för Eddleman Quantum Institute vid UCI och har varit aktiv för att främja tvärvetenskaplig kvantvetenskap.

Forskning

Evans undersökte initialt metallångmetoder för att göra nya klasser av lantanidkomplex i 0-oxidationstillståndet. I försök att karakterisera dessa produkter identifierade han de första kristallografiskt karakteriserade lantanidhydriderna, [(C ₅ H ₅ ) ₂ (THF)Ln(µ-H)] ₂ (Ln = sällsynt jordartsmetall), och det första lösliga organometalliska komplexet av samarium i +2-oxidationstillståndet, ( C5Me5 ₎ 2Sm ₍ THF _{) 2} . Det senare komplexet visade att lantanidkomplex kunde åstadkomma aktivering av små molekyler på unika sätt, t.ex. genom reduktiv homologering av tre CO-molekyler till (O ₂ CC=C=O) ^2- . Desolvation av (C5Me5 ) _2Sm ( _THF ) _{2 bildade den} första böjda metallocenen utan andra ligander , _{( C5Me5} ) _2Sm .

Dekametylsamarocen, som det kallades, var överraskande eftersom man tidigare trodde att det krävdes stora cyklooktatetraenylringar med lantanider och aktinider för att bilda tvåringmetallocener. (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm var ännu ovanligare genom att den hade en böjd geometri istället för den parallella plana ferrocenliknande struktur som förväntades för ett enkelt jonkomplex av en +2-jon med två stora anjoniska cyklopentadienylringar.

( _C5Me5 ) _{2Sm gav det första beviset på ett sällsynt} jordartsmetall dikvävekomplex, [( _C5Me5 ) _2Sm ] ₂ ( _µ - ^η2 : ^η2 _- N2 ) . Ännu viktigare, detta var det första exemplet på ett planarrangemang av dikväve med två metallatomer. Tidigare M ₂ N ₂ -komplex hade en fjärilsgeometri där varje metall kunde interagera med en vinkelrät N−N pi-bindning.

Efterföljande studier av lantanidbaserad dikvävereduktion ledde till över fyrtio kristallografiskt karakteriserade exempel på de tidigare aldrig tidigare skådade plana M ₂ (µ-η ² : η ² -N ₂ ) strukturerna. Dessa studier ledde också till de första exemplen på komplex av (N ₂ ) ^3- och (NO) ^2- radikalanjoner. I samarbete med professor Jeffrey R. Long visade sig (N ₂ ) ^3- komplexen utgöra en ny klass av enmolekylära magneter.

Evans syntetiska studie av (C ₅ Me ₅ ) ₂ Sm ledde till upptäckten av en serie steriskt fullsatta tris(pentametylcyklopentadienyl) (C ₅ Me ₅ ) ₃ M-komplex (M = sällsynta jordartsmetaller och aktinid). Tidigare trodde man att tre av dessa stora ligander inte kunde passa runt någon metall. Denna upptäckt var signifikant på grund av att metall-ligandbindningslängderna i dessa komplex var 0,1 Å längre än konventionella avstånd. De steriskt fullsatta (C5Me5 ₎ 3M - komplexen uppvisar reduktionskemi som kallas steriskt inducerad reduktion (SIR) _, såväl som r| ⁱ _- alkylreaktivitet.

Ytterligare utforskning av kvävereduktion ledde till syntesen av de första kristallografiskt karakteriserbara molekylära komplexen innehållande Pr ²⁺ , Gd ²⁺ , Tb ²⁺ , Ho ²⁺ , Y ²⁺ , Er ²⁺ och Lu ²⁺ joner. Dessa nya lantanidjoner hade oväntat 4f ⁿ 5d ¹ elektronkonfigurationer, och inte den konventionella 4f ⁿ⁺¹ konfigurationen genererad genom reduktion av 4f ⁿ Ln ³⁺ joner av Eu, Yb, Sm, Tm Dy och Nd. De första molekylära komplexen av U ²⁺ och Th ²⁺ upptäcktes också i Evans lab. I Th ²⁺ -fallet innehöll komplexet det första exemplet på vilken jon som helst med en 6d ² -elektronkonfiguration. Detta är den konfiguration som förväntas för supertunga metalljoner som Rf ²⁺ och Db ³⁺ .