사산화 오스뮴

3. 구조 및 전자 구성

4. 합성

사산화 오스뮴(osmium tetroxide^영어)은 오스뮴 가루가 실온에서 산소(O₂)와 반응하여 천천히 생성된다. 덩어리 형태의 오스뮴은 400°C로 가열해야 반응한다.^[11] 반응식은 다음과 같다.

:Os + 2 O₂ → OsO₄

5. 반응

알켄은 사산화 오스뮴(OsO₄)과 반응하여 다이올레이트를 생성하며, 이는 가수분해되어 ''시스''-다이올을 생성한다. 이 과정을 이중 수산화 반응이라고 부른다. 이 반응은 OsO₄와 알켄 간의 [3+2] 고리 첨가 반응을 통해 중간체 오스메이트 에스테르를 형성하며, 이는 빠르게 가수분해되어 인접 다이올을 생성한다. 산소 원자는 협동적인 단계로 첨가되므로, 결과적인 입체화학은 ''시스''이다.^[12]

5. 1. 배위 화학

5. 2. 옥소플루오라이드

6. 응용

사산화 오스뮴(OsO₄)은 다음과 같은 다양한 분야에서 활용된다.

• 유기 합성: 알켄을 인접 다이올로 산화시키는 데 널리 사용되며, 두 개의 수산기를 같은 방향으로 첨가한다.^[19] 이 반응은 업존 다이하이드록실화와 샤플레스 비대칭 다이하이드록실화와 같은 촉매 반응으로도 이루어진다. 또한 샤플레스 옥시아미네이션에서 촉매량으로 사용되어 인접 아미노 알코올을 생성하며, 과요오드산 나트륨과 함께 사용하여 알켄의 산화적 절단(르미외-존슨 산화)에도 사용된다.^[19]

• 생물학적 염색: 투과 전자 현미경(TEM)에서 영상의 대비를 높이기 위해 널리 사용되는 염색 시약이다.^[20] 지질 염색제로, 주사 전자 현미경(SEM)에서도 스퍼터 코팅의 대안으로 유용하다. 세포막에 직접 중금속을 삽입하여 높은 전자 산란율을 생성하며, 세포막 염색에서 인지질 머리 부분에 결합하여 인접한 원형질과 대비를 이룬다.^[24]

• 고분자 염색: 공중합체, 특히 블록 공중합체를 선택적으로 염색하여 재료의 미세 구조를 보여주는 데 사용된다.^[20]

• 오스뮴 광석 정제: 오스뮴 광석에서 오스뮴을 추출하는 과정의 중간 생성물이다.^[8]

• 버크민스터풀러렌 부가물: 60개의 탄소 동소체인 버크민스터풀러렌의 축구공 모델을 확인하는 데 사용되었다.^[26]

6. 1. 유기 합성

6. 2. 생물학적 염색

6. 3. 고분자 염색

6. 4. 오스뮴 광석 정제

6. 5. 버크민스터풀러렌 부가물

7. 안전 고려 사항

사산화 오스뮴(OsO₄)은 독성이 강하여 흡입하거나 피부에 닿으면 위험하며, 특히 눈에 접촉하면 각막을 영구적으로 손상시켜 실명에 이를 수 있다. 허용 노출 한계(8시간 시간 가중 평균)는 2μg/m³이다.^[28] 플라스틱과 식품 포장재를 투과할 수 있으므로 냉장 보관해야 한다.^[24]

8. 기타

일본에서는 독물 및 극물 단속법에는 해당되지 않는다.

참조

_[1] 웹사이트 Osmium tetroxide ICSC: 0528 http://www.inchem.or[...] InChem
_[2] 논문 Boiling Points and Ideal Solutions of Ruthenium and Osmium Tetraoxides 1986
_[3] 논문 Refinements of the Crystal Structures of KTcO₄, KReO₄ and OsO₄. The Bond Lengths in Tetrahedral Oxo-Anions and Oxides of d⁰ Transition Metals
_[4] 문서 PGCH|0473
_[5] 문서 IDLH|20816120|Osmium tetroxide (as Os)
_[6] 논문 Osmium weighs
_[7] 서적 Advanced Inorganic Chemistry
_[8] 웹사이트 Osmium tetroxide (OsO₄) http://www.chm.bris.[...] Bristol University 2012-04-07
_[9] 서적 Inorganic Chemistry: Principles and Applications https://books.google[...] Benjamin / Cummings 2012-04-07
_[10] 서적 Advanced Inorganic Chemistry https://books.google[...] J. Wiley
_[11] 문서 Housecroft2nd
_[12] 논문 On the timing of hydrolysis / reoxidation in the osmium-catalyzed asymmetric dihydroxylation of olefins using potassium ferricyanide as the reoxidant
_[13] 논문 Ligand-Accelerated Catalysis
_[14] 논문 Reactions of Dimesityldioxo-Osmium(VI) with Donor Ligands; Reactions of MO₂(2,4,6-Me₃C₆H₂)₂, M = Os or Re, with Nitrogen Oxides. X-Ray Crystal Structures of [2,4,6-Me₃C₆H₂N₂]⁺[OsO₂(ONO₂)₂(2,4,6-Me₃C₆H₂)]^–, OsO(NBu^t)(2,4,6-Me₃C₆H₂)₂, OsO₃(NBu^t), and ReO₃[N(2,4,6-Me₃C₆H₂)₂]
_[15] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
_[16] 웹사이트 Re: "Disposal" of Osmium Tetroxide "Waste" http://www.histosear[...] Department of Anatomy & Cell Biology, The University of Western Ontario
_[17] 논문 Osmium tetrafluoride dioxide, cis-OsO₂F_4
[18] 서적 Chemistry of Precious Metals Chapman and Hall
_[19] 논문 Total Syntheses of (±)-Isosteviol and (±)-Beyer-15-ene-3β,19-diol by Manganese(III)-Based Oxidative Quadruple Free-Radical Cyclization
_[20] 서적 Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists Jones and Bartlett
_[21] 논문 A new staining method (OTO) for enhancing contrast of lipid--containing membranes and droplets in osmium tetroxide--fixed tissue with osmiophilic thiocarbohydrazide(TCH) 1966-08-01
_[22] 논문 Improving Serial Block Face SEM by Focal Charge Compensation Springer US 2020
_[23] 논문 High contrast en bloc staining of neuronal tissue for field emission scanning electron microscopy 2012-01-12
_[24] 서적 Principles and Techniques of Electron Microscopy: Biological Applications https://books.google[...] Cambridge University Press
_[25] 논문 A simple protocol for paraffin-embedded myelin sheath staining with osmium(VIII) oxide for light microscope observation
_[26] 논문 Crystal Structure of Osmylated C₆₀: Confirmation of the Soccer Ball Framework
_[27] 논문 Intra-articular osmic acid in rheumatoid arthritis: five years' experience 1980
_[28] 웹사이트 Osmium tetroxide (as Os) https://www.cdc.gov/[...] Centers for Disease Control 2018-11-02