异体金属-金属粘结 Paddlewheels

Overview

资料来源: 科里烧伤, 塔玛拉 m. 化学系, 德州 & M 大学

蹼配合物是由两个金属离子 (1st, 2nd, 或 3rd行过渡金属) 所组成的一类化合物, 由四桥接配体 (最常见的 formamidinates 或羧酸) (图 1) 在附近举行。改变金属离子和桥接配体的身份, 可以获得大家族的蹼配合物。蹼配合物的结构允许金属-金属结合, 在这些配合物的结构和反应性中起着至关重要的作用。由于蹼配合物的电子结构的多样性--以及这些结构所显示的 m-m 键合的相应差异--蹼配合物在不同领域, 如在同类催化作用和作为金属有机框架 (MOFs) 的积木。了解蹼络合物中的 m-m 键的电子结构对于了解它们的结构, 从而对这些配合物在协调化学和催化中的应用至关重要。

Figure 1
图 1.蹼配合物的一般结构, 其中 M 可以是 1st、2nd或 3rd行过渡金属。

当两个过渡金属保持在接近的接近度时, d-轨道重叠, 这可能导致 m-m 键的形成。重叠的d-轨道可以形成三种类型的键-σ、π和δ-取决于所涉及的轨道的对称性。如果我们分配的分子 z-axis 与 m-m 键共面, 一个σ键形成的重叠的 dz2 轨道和π键形成重叠的 d 和 d yz轨道。δ键由具有两个平面节点 (dxy和 dx2y2) 的d-轨道重叠生成。因此, d-轨道重叠的所有四叶和相应的δ键有两个平面节点 (图 2)。理论上, 随着δ键的增加, 蹼络合物能够支持五键, 或五金属原子之间的键合。1在大多数复合体中, dx2y2形成了强金属配位键, 并没有对 m-m 键合有意义的贡献。因此, 四倍键是在许多复合物中的最大键序。

Figure 2
图 2.由金属d-轨道的线性组合产生的σ、π和δ键合 MOs 的视觉表示。dz2 原子轨道具有最好的空间重叠, 后跟 d 和 d yz轨道。dxy原子轨道具有最小的空间重叠量。

在本视频中, 我们将合成 dimolybdenum 蹼复杂 Mo2(ArNC (H)) 的4, 其中 Ar = p(轨)6H4, 其中具有四个键。我们将用核磁共振光谱学对化合物进行表征, 并利用 X 射线晶体学研究 m-m 键。

Procedure

1. 配体阿恩 (h) C (h) 的合成, 其中 Ar = p-(轨) c6H4 (图 5)2

  1. 结合6.0 克 (0.050 摩尔) 的p-甲醚和4.2 毫升 (0.025 摩尔) 的 triethylorthoformate 在一个100毫升圆底烧瓶与磁搅拌棒。
  2. 将蒸馏头连接到反应瓶。
  3. 与搅动, 加热反应在油浴到回流 (120 ° c)。一旦达到回流, 副产品乙醇应开始从反应中提取。在蒸馏头末端的烧杯中收集乙醇。
  4. 加热反应, 直到乙醇的蒸馏停止 (至少1.5 小时)。
  5. 将烧瓶从油浴中取出, 使反应混合物冷却至室温。沉淀应形成。如果产品不沉淀, 将烧瓶放在冰浴中, 用刮刀将瓶子底部划伤, 以鼓励结晶。
  6. 结晶的产品从最少量的沸腾甲苯 (对于一个更详细的程序, 请回顾 "再结晶净化化合物" 在有机化学精要系列的视频)。

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Results

配体昂 (h) C (h)
收率: 3.25 克 (53%). 1H 核磁共振 (氯仿-d, 500 兆赫, δ, ppm): 8.06 (s, 1H, NHC-HN), 6.99 (d, 4H, 芳香 c-H, J = 8.7 hz), 6.86 (d, 4H, 芳香 c-h, J = 9.0 hz), 3.80 (s, 6H,-OCh3)。

mo 复杂 mo2(ArNC (H)) 的4
产量: 450 毫克 (57%)。1

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Application and Summary

在这个视频中, 我们了解到了 m-m 键合。我们合成了一种双钼复合物, 具有四键。四重键由三种不同的键类型组成, 包括σ、π和δ键。我们收集了单晶 X 射线衍射数据, 观察到了与异体粘结化合物相一致的短钼-钼键长度。

蹼复合体, 如在这里准备的 Mo2复合物, 显示了广泛的性质, 从而在化学的不同领域中找到应用。例如, m-m 键在催化作用中起着重要作用: dirhodium 蹼复杂 Rh...

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References
  1. Nguyen, T., Sutton, A. D., Brynda, M., Fettinger, J. C., Long, G. J., Power, P. P. Synthesis of a stable compound with fivefold bonding between two chromium(I) centers. Science. 310(5749), 844-847 (2005).
  2. Lin, C., Protasiewicz, J. D., Smith, E. T., Ren, T. Linear free energy relationship in dinuclear compounds. 2. Inductive redox tuning via remote substituents in quadruply bonded dimolybdenum compounds. Inorg Chem. 35(22), 6422-6428 (1996).
  3. Cotton, F. A., Murillo, C. A., Walton, R. A. Eds. Multiple Bonds Between Metal Atoms, 3rd ed. Springer. New York, NY. (2005).
  4. Nakamura, E., Yoshikai, N., Yamanaka, M. Mechanism of C−H Bond Activation/C−C Bond Formation Reaction between Diazo Compound and Alkane Catalyzed by Dirhodium Tetracarboxylate. J Am Chem Soc. 124 (24), 7181-7192 (2002).
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0:04

Overview

1:03

The Quadruple Metal-Metal Bond

3:49

Synthesis of Ligand ArN(H)C(H)NAr (Ar = p-(MeO)C6H4)

5:09

Synthesis of Molybdenum Paddlewheel Complex

6:40

Single Crystal Growth

7:53

Results

9:18

Applications

10:41

Summary

此集合中的视频:

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