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Pás de Roda Quádrupla com Ligação Metal-Metal

Visão Geral

Fonte: Corey Burns, Tamara M. Powers, Departamento de Química, Texas A&M University

Os complexos de rodas de remo são uma classe de compostos compostos por dois íons metálicos(1º,ou cabo de transição) mantidos nas proximidades por quatro ligantes de ponte (mais comumente formamidinates ou carboxilatos)(Figura 1). Variar a identidade do íon metálico e do ligante de ponte proporciona acesso a grandes famílias de complexos de rodas de remo. A estrutura dos complexos de rodas de remo permite a ligação metalúrgica, que desempenha um papel vital na estrutura e reatividade desses complexos. Devido à diversidade de estruturas eletrônicas disponíveis para complexos de rodas de remo - e as diferenças correspondentes na ligação M-M exibidas por essas estruturas - os complexos de rodas de remo têm encontrado aplicação em diversas áreas, como na catálise homogênea e como blocos de construção para estruturas metal-orgânicas (MOFs). Compreender a estrutura eletrônica das ligações M-M em complexos de rodas de remo é fundamental para entender suas estruturas e, assim, a aplicação desses complexos em química de coordenação e catálise.

Figure 1
Figura 1. Estrutura geral de complexos de rodas de remo, onde M pode ser um metal de transição de1,ou 3º de linha.

Quando dois metais de transição são mantidos próximos, os orbitais dse sobrepõem, o que pode resultar na formação de ligações M-M. Orbitais dsobrepostos podem formar três tipos de ligações - σ, π e δ - dependendo da simetria dos orbitais envolvidos. Se atribuirmos o eixo z molecular para ser coplanar com a ligação M-M, uma ligação σ é formada pela sobreposição dos orbitais dz2 e π ligações são formadas pela sobreposição dos orbitais dxz e dyz. δ as ligações são geradas pela sobreposição de d-orbitaisque têm dois nós planares (dxy e dx2y2). Como resultado, todos os quatro lóbulos da sobreposição d-orbitale a ligação δ correspondente tem dois nós planares(Figura 2). Em teoria, com a adição de δ ligações, os complexos de rodas de remo são capazes de suportar ligações quintuplicadas, ou cinco ligações entre átomos de metal. 1 Na maioria dos complexos, o dx2y 2 forma fortes ligações metal-ligantes e não contribui significativamente para a ligação M-M. Assim, os títulos quádruplos são a ordem máxima de títulos em muitos complexos.

Figure 2
Figura 2. Representação visual de σ, π e δ MOs de ligação resultantes da combinação linear de metal d-orbitais. Os orbitais atômicos dz2 têm a melhor sobreposição espacial, seguidos pelos orbitais dxz e dyz. Os orbitais atômicos dxy têm a menor quantidade de sobreposição espacial.

Neste vídeo, vamos sintetizar o complexo de rodas de remos dimolybdenum Mo2(ArNC(H)NAr)4, onde Ar = p-(MeO)C6H4, que possui uma ligação quádrupla. Vamos caracterizar o composto por espectroscopia de RMN e usar cristalografia de raios-X para estudar a ligação M-M.

Procedimento

1. Síntese de Ligand ArN(H)C(H)NAr, Onde Ar = p-(MeO)C6H4 (Figura 5)2

  1. Combine 6,0 g (0,050 mol) de p-anisidina e 4,2 mL (0,025 mol) de trietilortoformato em um frasco de fundo redondo de 100 mL com uma barra de agitação magnética.
  2. Anexe uma cabeça de destilação ao frasco de reação.
  3. Com a agitação, aqueça a reação em um banho de óleo para refluxo (120 °C). Uma vez alcançado o refluxo, o subproduto do

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Resultados

Ligand ArN(H)C(H)NAr
Rendimento: 3,25 g (53%). 1 H NMR (clorofórmio-d, 500 MHz, δ, ppm): 8,06 (s, 1H, NHC-H N), 6,99 (d, 4H, aromáticoC-H, J = 8,7 Hz), 6,86 (d, 4H, AromáticoC-H , J = 9,0 Hz), 3,80 (s, 6H, -OCH3).

Complexo moMo 2(ArNC(H)NAr)4
Rendimento: 450 mgs (57%).

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Aplicação e Resumo

Neste vídeo, aprendemos sobre a ligação M-M. Sintetizamos um complexo de molbdenum dinuclear com uma ligação quádrupla. Os títulos quádruplos consistem em três tipos diferentes de títulos, incluindo títulos σ, π e δ. Coletamos dados de difração de raios-X de cristal único e observamos um curto comprimento de ligação Mo-Mo consistente com um composto quadruplicado ligado.

Complexos de rodas de remo, como o complexo Mo2 preparado aqui, exibem uma ampla gama de propr...

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Referências
  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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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

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