73
Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение Краткий курс лекций

Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

  • Upload
    anakin

  • View
    71

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Краткий курс лекций. Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение. Лекция 1. ВСТУПЛЕНИЕ. Предмет и задачи металлоорганической химии История возникновения Отличие металлоорганической химии от органической Основные реакции в металлоорганической химии. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Краткий курс лекций

Page 2: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Лекция 1

ВСТУПЛЕНИЕ

Предмет и задачи металлоорганической химии История возникновения Отличие металлоорганической химии от органической Основные реакции в металлоорганической химии

Page 3: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Металлоорганическая химияМеталлоорганическая химия

For the purposes of this journal, an "organometallic" compound will be defined as one in which there is a bonding interaction (ionic or covalent, localized or delocalized) between one or more carbon atoms of an organic group or molecule and a main group, transition, lanthanide, or actinide metal atom (or atoms). Following longstanding tradition, organic derivatives of the metalloids (boron, silicon, germanium, arsenic, and tellurium) will be included in this definition.

Определение из "Organometallics":

Другое определение:

Металлоорганическими называются соединения, в которых металл связанчерез атом углерода с органической молекулой, радикалом или ионом

3

Page 4: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1

2

3

4

5

6

7

Ряд

ыР

яды

ГруппыГруппы

1

IA

2

IIA

3

IIIB

4

IVB

5

VB

6

VIB

7

VIIB

8 9

VIIIB

10 11

IB

12

IIB

13

IIIA

14

IVA

15

VA

16

VIA

17

VIIA

18

VIIIA

Более узкая область: металлоорганическая химияпереходных металлов

4

Page 5: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

As2O3 + 4CH3COOKO

As AsCH3

CH3

H3C

H3C

Окись какодила

CadetCadet 1731-1760 1731-1760

17601760 Исследовал возможность изготовления невидимыхчернил из кобальтовых руд, содержащих мышьяк

«Я взял две унции окиси мышьяка и растер ее в порошок в мраморной ступке,добавил две унции тонких пластинок ацетата калия и поместил смесь в стекляннуюреторту, которую поставил в печь. Реторта была соединена со стекляннымприемником. Я медленно нагревал смесь. Сперва отогналась слабоокрашенная жидкость с крайне проникающим запахом чеснока, а затем красно-коричневаяжидкость, наполнившая приемник плотным дымом»

5

Page 6: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Robert Bunsen 1811-1899Robert Bunsen 1811-1899

AsH3C

H3CCN1840 As As

CH3

CH3

H3C

H3C

«Запах этого соединения вызывает немедленноедрожание рук и ног и даже головокружение ипотерю сознания... Примечательно, что, когдачеловек вынужден ощущать запах этих веществ,его язык оказывается покрытым черным налетом,даже если никаких других неприятных последствий за этим не следует»

Фторид, хлорид, бромид, иодид, цианид, сульфид, селенид

Концепция «радикалов» или «заместителей»

6

Page 7: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1825

PtCl

Cl ClCH2

CH2

-

K +

PtCl2 + PtCl4

CC22HH55OHOH

refluxrefluxBlackBlacksolidsolid

KCl, HCl

KPtCl3(C2H4) ・ H2O

cream yellow crystals

1838 H2PtCl6 + CH2=CH2

1975

William Christopher ZeiseWilliam Christopher Zeise 1789-1847 1789-1847

Первый ——комплекс: соль Цейзе

Молекулярная структура определенас помощью нейтронной дифракции

KCl

7

Page 8: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

3C2H5I + 3Zn (C2H5)2Zn + C2H5ZnI + ZnI2

2CH3X + 2 Na/Hg (CH3)2Hg + 2NaX

(C2H5)4Sn, (CH3)3B

1849

1866

Edward Frankland 1825-1899Edward Frankland 1825-1899

Действительное начало металлоорганической химии

Переметаллирование

8

Page 9: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Органическая химия:

прочные С-С связи необратимые реакции

Металлоорганическая химия:

непрочные С-М связи обратимые реакции

возможностьпоследовательностиобратимых стадий

(Каталитические циклы!)

Важность пониманиямеханизмов реакции

9

Page 10: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Что такое механизм реакцииЧто такое механизм реакции??

Fred Basolo and Ralph G. Pearson

“Mechanisms of Inorganic Reactions”

Под механизмом понимаются все индивидуальные столкновения или иныеэлементарные процессы с участием молекул (атомов, радикалов, ионов),которые происходят одновременно или последовательно, формируя наблюдаемуюреакцию.

Следует также понимать, что механизм реакции должен давать детальнуюстереохимическую картину для каждой стадии. Это означает наличие информациио переходном состоянии не только в смысле молекул его составляющих, но такжеи в смысле геометрии: межатомных расстояний и валентных углов.

10

Page 11: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Дополнение к определению механизмаДополнение к определению механизма

Другими словами, мы также должны понять, из-за чего реакциявыбирает единственный путь среди множества возможностей.

Настоящее понимание механизма химического превращенияподразумевает не только план передвижения атомов, которыйприводит к образованию продукта из исходных соединений, нотакже понимание причин хемо-, регио- и стереоселективности.

11

Page 12: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Зачем нам нужно знать механизмЗачем нам нужно знать механизм??

• Чтобы научиться эффективно контролировать селективность реакции

• Чтобы понять, что ограничивает ее область применения

• Чтобы плодотворно думать о новых реакциях

Практические Практические причиныпричины

Исследовать строение Материи

““РомантическаяРомантическая” ” причинапричина 12

Page 13: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

На самом деле «романтическая причина» - На самом деле «романтическая причина» - самая полезнаясамая полезная

Unusual reaction 8409 references

Unexpected transformation 492 references

Unexpected reaction 4699 references

Unusual transformation 1194 references

Unprecedented transformation 99 references

Unprecedented reaction 946 references

New reaction

29685 referencesNovel reaction

144341 references

Novel transformation 5648 references

New transformation 15236 references

Scifinder search:

Total

77933 references

13

Page 14: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1707-1778

Carl Linnaeus

Карл Линней сделал две вещи, чтобы привести в порядок хаос, царивший в ботанике:

1. Он переработал и унифицировал все литературные данные, опубликованные к тому времени, ликвидировав двойные и тройные описания (и разные названия) для одних и тех же растений.

2. Он разработал универсальную систему для классификации, названия и описания растений, добавив ссылки на всех прежних авторов в свой текст

Размах, практичность и всестороннесть его системы сделали ее уникальной.Современная систематическая биология берет начало от его публикаций середины восемнадцатого века.

14

Page 15: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

ПочтиПочти 150 000 « 150 000 «новых реакцийновых реакций""

Это фактически означает, что у нас нет надежного теоретического базиса для предсказания

результатов химических реакций

В идеале исследования механизмов реакций должны привести к созданию такого базиса

15

Page 16: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Методы изучения механизмов реакций:Методы изучения механизмов реакций:

1. Синтетические:

• Варьирование структуры реагентов

• Полный анализ реакционных смесей

• Синтез предполагаемых интермедиатов

2. Кинетические:

• Анализ кинетических кривых

• Определение порядка реакции по всем реагентам

• Изотопные эффекты3. Спектральные:

• ЯМР спектроскопия

• Разные виды масс-спектрометрии

• УФ, ИК, и т.д. 4. Расчетные:

• Оптимизация структуры реагентов и продуктов

• Поиск переходных состояний

• Расчет физико-химических свойств16

Page 17: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Свойства связи металл-углеродСвойства связи металл-углерод

C

C

M

C

C

M

Двойная связь выступает как –донор и -акцептор

Классический пример: соль Цейзе

PtCl

ClCl

-

17

Page 18: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1818-электронное правило-электронное правило (Sidgwick, 1927) (Sidgwick, 1927)

Многие устойчивые при комнатной температуре комплексы переходных металлов, содержащие органические, карбонильные или гидридные лиганды можно рассматриватькак 18-электронные с точки зрения валентной оболочки металла.Таким образом, металл формально достигает электронной конфигурации ближайшегоболее тяжелого благородного газа.

Как считать электроны:

1. Взять число электронов в валентной оболочке незакомплексованного металла и добавить или вычесть электроны в соответствии с общим зарядом комплекса.

2. Суммировать число электронов.

18

Page 19: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1

2

3

4

5

6

7

Пери

оды

Пери

оды

ГруппыГруппы

1

IA

2

IIA

3

IIIB

4

IVB

5

VB

6

VIB

7

VIIB

8 9

VIIIB

10 11

IB

12

IIB

13

IIIA

14

IVA

15

VA

16

VIA

17

VIIA

18

VIIIA

Электронный балансЭлектронный баланс: : металлметалл

Когда металл оказывается в поле лигандов, энергия его d-орбиталей снижаетсяи они заполняются в первую очередь. Поэтому все валентные электроны металласчитаются в металлоорганической химии d-электронами.

19

Page 20: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Электронный балансЭлектронный баланс: : лигандылиганды

Alkyl, Halide, OH, CN, NO (bent), another metal

Alkylidene (carbene)

Phosphines, amines, ethers, CO, RCN, RNC, ketones

Olefins, acetylenes

Imido (bent), oxo

Imido (linear)

Allyl

NO (linear)

Alkylidyne (carbyne)

Dienes, cyclobutadiene

Cyclopentadienyl

Arenes

Cycloheptatrienyl

Cyclooctatetraenyl

M X 1e

M CR2 2e

M PR3 2e

M M 2e

M N

R

2e

M N R 4e

M 3e

M N O 3e

M C R 3e

M

MM4e

5eM

6e

M 7e

8eM 20

Page 21: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Электронный балансЭлектронный баланс: : комплексыкомплексы

Fe

Mo

5e

8e

5e

18e

6e

6e

6e

18e

ZrMe

Me

5e 1e

1e

16e

5e

4e

Co

5e

5e

9e

- 1e

18e

Mn Mn

C

C C

C

C

CC

CC

O

O

OO

OOO

OO

CO7e

2e2e

2e

2e2e

1e18e

CIr

CC

Ir

Ir

IrC

CC

C

CC

CC

C

O

OO

O

OO

OOO

O

O

O

9e

2e

2e

2e

3e

18e

21

Page 22: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Типы металлоорганических реакцийТипы металлоорганических реакций

Замещение лиганда

Окислительное присоединение

Восстановительноеотщепление

1,1-Внедрение

1,2-Внедрение

Нуклеофильноеприсоединение

Нуклеофильноеотщепление

Электрофильноеприсоединение

Электрофильноеотщепление

Изменениестепени окисления

СхемаИзменениекоординаци-онного числа

Изменениечислаэлектронов

0 0 0

+2 +2 +2

-2 -2 -2

0 -1 -2

0 -1 -2

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0 0

L2 + LnML1 LnML2 + L1

LnM + X-Y LnM(X)(Y)

LnM + X-YLnM(X)(Y)

X ZLnM

Y Y

X ZLnM

LnM

YX

ZX ZLnM Y

LnMX

ZX Z[LnM Nu]Nu

--

HLnMNuH

LnMCR

O

NuCR

O

+

LnM-X=Z + E+ [LnM=X-Z-E]+

LnM-X-Z-Y + E+ LnM+X

Z+ E-Y

22

Page 23: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Замещение лигандаЗамещение лиганда

Транс-эффект: В плоских квадратных комплексах некоторые лиганды облегчают замещение лиганда, расположенного в транс-положении по отношению к ним I. I. Chernyaev Ann. Inst. Platine 1926, 4, 261

PtEt3P Cl

ClEt3PPt

Et3P Cl

PEt3Cl

1JPt-P = 3508 Hz 1JPt-P = 2380 Hz

PtEt3P CH3

ClEt3P

1JPt-P = 4179 Hz

1JPt-P = 1719 Hz

Относительная скорость замещения хлора на пиридин

PtL PEt3

ClEt3P

L k, M-1s-1

H

PEt3

CH3

Ph

Cl

4.2

3.8

6.7 x 10-2

1.6 x 10-2

4 x 10-4

F. Basolo, J. Chatt, H. B. Gray, R. G. Pearson, and B. L. Shaw. J. Chem. Soc. 1961, 2207.

Разница в константах Pt-P

23

Page 24: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Разные механизмы замещения лигандовРазные механизмы замещения лигандов

Механизм Переходное состояние Характерен для:

Ассоциативный

Диссоциативный

Обменный

Y

ML X

LTX

T

Y

ML

L

Плоские квадратные комплексы

Октаэдрические и тетраэдрические комплексы

Октаэдрические комплексы

L

ML L

CL LM

L

L

L

ML L

LLL

L'

or

Ch. Elschenbroich, A. Salzer – from Introduction to 2nd Edition of “Organometallics – A Consise Introduction”, VCH, 1989

На наш взгляд, однако, металлоорганическая химия еще не достигла стадии, которая могла бы обусловитькраткий обзор, из которого начинающий смог бы сделать полезные обобщения.... Даже такие фундаментальные реакции как замещение в карбонилах металлов в настоящее время находятся в состоянии активных исследований.

24

Page 25: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

SiMe3

Ir

Cl

Ph3P H

PPh3OCO

Ir

Cl

Ph3P O

PPh3OC

HgCl

Ir

Cl

Ph3P Cl

PPh3OC

H

Ir

X

Ph3P Cl

PPh3OC

SO2Ar

Ir

Cl

Ph3P Cl

PPh3OC

Me

Ir

I

Ph3P Cl

PPh3OC

H

Ir

Cl

Ph3P H

PPh3OC

IrPh3P Cl

PPh3OC

Me3SiH

H2

MeI

ArSO2ClHX

HgCl2

O2

X = Hal

Окислительное присоединение. Комплекс ВаскаОкислительное присоединение. Комплекс Васка

L. Vaska and J. W. Diluzio. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 679.25

Page 26: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Разные механизмы окислительного присоединенияРазные механизмы окислительного присоединения

Механизм Переходное состояние X-Y

«Согласованное присоединение"

Стереохимия

Нуклеофильная атака

Ионный

Радикальный

Цис

Транс

Неселективно

ir

X Y

Ir X Y-

+

Ir

X +

Y -

Ir

X

Неселективно

H2, R3SiH

HgCl2, RHal

HgCl2, RHal

in polar solvents

Aryl halides,

vinyl halides

26

Page 27: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Специфические случаи окислительного присоединенияСпецифические случаи окислительного присоединения

Непереходные металлы: R Br Mg+ RMgBr

SnCl2 + Cl2 SnCl4

Внутримолекулярная реакция:

Двухядерное: R2PAu

AuPR2 R2P

Au

AuPR2

MeI

Me

I

Бимолекулярное: Mn Mn

C

C C

C

C

CC

CC

O

O

OO

OOO

OO

COBr2

Br

Mn

CO

OC CO

COOC2

IrPh3P Cl

PPh3Ph3PIr

Ph3P Cl

P

Ph3P

H

Ph

Ph

27

Page 28: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Восстановительное элиминирование

Принцип микроскопической обратимости:

Самый низкий по энергии путь прямой реакции в точности соответствуетсамому низкому по энергии пути обратной реакции

Поэтому механизм восстановительного элиминирования является зеркальным отражением механизма окислительного присоединения

28

Page 29: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

A. Gillie, J. K. Stille. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 4933.

Восстановительное элиминирование

PdP CH3

CH3P

Ph Ph

PhPh

80 oC

DMSOCH3 CH3 + "Pdo"

PdP

CH3

P

CH3

Ph

Ph

Ph

Ph

Pd

CD3

CH3 P

CH3PPh

Ph

Ph

Ph

+

I_

CH3 CD3

CH3 CH3

cis-elimination

trans-elimination

OBSERVED

NOT OBSERVED

CD3I

PdP

CH3

P

CH3

Ph

PhPh

Ph

80 oC

DMSOno reaction

29

Page 30: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Возможные механизмы 1,1-внедрения

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

COCO

Mn

CO

OC CO

COC

CH3

O

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OCCO

CO

Mn

CO

OC CO

COC

CH3

OМеханизм 1: Прямое внедрение СО

Механизм 2: CO миграция

Механизм 3: Миграция метилаCO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

COC

Mn

CO

OC CO

OC

CH3OC

Mn

CO

OC CO

OC

CH3O

CO

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

COMn

CO

OC CO

OC

O

CH3

Mn

CO

OC CO

OC

O

CH3

CO

30

Page 31: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Отнесение механизма путем введения изотопной метки

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

COCO

Mn

CO

OC CO

COC

CH3

O

Этот эксперимент исключает возможность прямого внедрения

100% cis

Этот эксперимент согласуется как с миграцией СО, так и с миграцией метила

CO

Mn

CO

OC CO

COC

CH3

O

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

31

Page 32: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Mn

CO

OC CO

OC C

O

CH3

Mn

CO

OC CO

OC CH3

CO

Mn

CO

OC CO

OC CH3

CO

Mn

CO

OC CO

OC CH3

CO

Mn

CO

OC CO

OC CH3

CO

Mn

CO

OC CO

OC C

O

CH3

CO

Mn

CO

OC

OC C

O

CH3

CO

MnOC CO

OC C

O

CH3

CO

Mn

CO

OC CO

C

O

CH3

CO

-CO -CO -CO -CO

75% продукта обратной реакции должно содержать CO в цис-положении к метилу

Отнесение механизма путем введения изотопной меткиПредполагаем миграцию СО

32

Page 33: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

CH3

Mn

CO

OC CO

OC CO

CH3

Mn

CO

OC CO

OC C

O

CH3

Mn

CO

OC CH3

OC CO

CO

MnOC CO

OC CO

CO

Mn

CO

OC CO

H3C CO

CO

Mn

CO

OC CO

OC C

O

CH3

CO

Mn

CO

OC

OC C

O

CH3

CO

MnOC CO

OC C

O

CH3

CO

Mn

CO

OC CO

C

O

CH3

CO

-CO -CO -CO -CO

50% продукта должно содержать CO в цис-положении к метильной группе

25% продукта должно содержать CO в транс-положении к метильной группе

Согласуется с экспериментом

Отнесение механизма путем введения изотопной меткиПредполагаем миграцию метила

33

Page 34: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Вывод по поводу механизма

Реакция протекает путем миграции метильной группы:

CO

Mn

CO

OC CO

CH3OC

COC

Mn

CO

OC CO

OC

CH3OC

Mn

CO

OC CO

OC

CH3O

CO

Другие эксперименты по введению изотопной метки согласуются с участиеминтермедиатов с пирамидальной геометрией

T. C. Flood, J. E. Jensen, and J. A. Statler . J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4410

34

Page 35: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

1,2-Внедрение и -элиминирование

H

MCH2

CH2

1,2-insertion

-eliminationM

CH2

CH2

H

Гидроборирование (гидросилилирование, гидроцирконирование и т. д.)

H

M

CH2

CH2

Считается, что эти реакции происходят через агостическое переходное состояние

Слово agostic происходит от греческого слова, означающего «держаться за самого себя". Чаще всего этот термин употребляется в случае, когда один из атомов водорода лиганда связывается с металлом

35

Page 36: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

-Элиминирование обычно происходит как syn-процесс:

deinsertion

deinsertion

rotation

rotation

-elimination

-elimination

HPh

O RhCl2L2

Me

Ph

H

HPh

Rh(CO)Cl2L2

Me

Ph

H

HPh

Rh(CO)Cl2L2

Me

Ph

H Ph

MePh

H

HPh

O RhCl2L2

Ph

Me

H

HPh

Rh(CO)Cl2L2

Ph

Me

H

HPh

Rh(CO)Cl2L2

Ph

Me

H Me

PhPh

H

Z : E = 90 : 10

Z : E = 0 : 100

36

Page 37: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

RuMe3P

RuMe3P

H

+

RuMe3P

+

RuMe3P

PMe3

+

PMe3

PF6

_PF6

_PF6

_

1. H+

2. NH4PF6

1,2-insertion

-Элиминированию необходима координационная вакансия:

H. Werner, R. Werner . J. Organomet. Chem. 1979, 174, C63.

-Элиминирование может ингибироваться электроноакцепторными группами:

1,2-insertion

RhL CO

HL+ F2C CF2 Rh

LCF2CF2H

L

- CO

37

Page 38: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Другие примеры 1,2-внедрения:

LnM-R + CH2=CH2 LnM-CH2-CH2-R polymer

SO2

Fe

COPh3P

C SO2Fe

Ph3P

OCC

FePh3P

OC

+

S

O

O R-

FePh3P

OCO S

O

R

FePh3P

OCS

O

OR

Полимеризация

1,2-Внедрение SO2

38

Page 39: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

LnMCH2

RLnM CH

H

R

Другие типы элиминирования-:

-элиминирование

-элиминирование

-элиминирование

-элиминирование

PtL

L

PtL

L

PtL

L

PtL

L

68%

23%

9%

39

Page 40: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Нуклеофильное присоединение к лиганду

R

Ln(X)M

Nuc:_

Nuc:_

_

R

Ln(Nuc)M

R

NucLn(X)M

Ln(X)MNuc

R

R

Ln-1(Nuc)(X)M

Ln(Nuc)(X)M__

a bc

Nuc:_

_

R

Ln(X)M

Nuc

_

или

или

40

Page 41: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Присоединение к CO и карбеновым лигандам

ReOC

ONCO

ReOC

ONC O

H

NaBH4 R. Sweet, W. A. G. Graham. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 2811

C O(CO)4Fe + OH_

(CO)4Fe O

O

H

_

(CO)4Fe H_

+ CO2

J. W. Reppe, Annalen. 1953, 582, 121.

(CO)5Cr C

OCH3

PhN R

H

H

: (CO)5Cr C

OCH3

Ph

NH2R_+

(CO)5CrNHR

Ph+ CH3OH

H. Werner, E. O. Fischer, B. Heckl, C. G. Kreiter. J. Organomet. Chem. 1971, 28, 367.

41

Page 42: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Правила Дэвиса-Грина-Мингоса (DGM) :

LM

L

К какому из лигандов будет присоединяться нуклеофил ?

Правила:

1. К четным прежде, чем к нечетным

2. К открытым прежде, чем к закрытым

3. К четным открытым – в терминальное положение

S. G. Davies, M. L. H. Green, D. P. M. Mingos. Tetrahedron. 1978, 34, 3407. 42

Page 43: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Классификация лигандов

5

M3

M

3

M

M

6

M M

4 6

Нечетный закрытый Нечетный открытый Нечетный открытый

Четный закрытый Четный открытый Четный открытый

43

Page 44: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Относительная реакционная способность лигандов

> > > > >>

> > >

Открытые

Открытые

Закрытые

Закрытые

44

Page 45: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Примеры реакций, подчиняющихся DGM правилам

+

PPhMe2W MeW Me

PPhMe2+

MeO_

Rh

MeO H

Rh

+

MeS_

Mo Mo SMe

+

Co Co

NC

CN_

+

Четный открытый >> нечетный закрытый

Четный окрытый > четный закрытый

Четный открытый > нечетный открытый

Четный открытый > четный закрытый

Нечетный открытый > нечетный закрытый 45

Page 46: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Нуклеофильное отщепление

LnPd

LnPd

Ar

X

LnPd

X

O

Ar

LnPd

H

X

H X

Ar X

CO

ROH

Ar C

O

OR

R. F. Heck, Pure Appl. Chem. 1978, 50, 691.

“nucleophilic abstraction”

46

Page 47: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Электрофильное присоединение

ReON PPh3

OCH3

H

H CH3

ReON PPh3

OCH3

H

H

ReON PPh3

O

H

HCH3

CH3I

+

I_

- CH3I

D. E. Smith, J. A. Gladysz. Organometallics. 1985, 4, 1480.

O

Fe(CO)3

+ Et OEt2

+

OEt

Fe(CO)3

+

+ Et2O

A. J. Birch, J. D. Jenkins. Tetrahedron Lett. 1975, 119.

47

Page 48: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Электрофильное отщепление (деметаллирование)

CH3

Fe(CO)2Cp

DCl

CH3

D

W. N. Rogers, M. C. Baird. J. Organomet. Chem. 1979, 182, C65.

NiPh3P

PPh3BrPh

D2SO4

D Ph

D. Dodd, M. D. Johnson. J. Organomet. Chem. 1973, 52, 1.

Cp2Zr

ClD2SO4 D

O

Cp2(Cl)Zr

SO3D

D

J. A. Labinger, D. W. Hart, W. E. Seibert, III, J. Schwartz. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 3851. 48

Page 49: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Типы металлоорганических реакцийТипы металлоорганических реакций

Замещение лиганда

Окислительное присоединение

Восстановительноеотщепление

1,1-Внедрение

1,2-Внедрение

Нуклеофильноеприсоединение

Нуклеофильноеотщепление

Электрофильноеприсоединение

Электрофильноеотщепление

Изменениестепени окисления

СхемаИзменениекоординаци-онного числа

Изменениечислаэлектронов

0 0 0

+2 +2 +2

-2 -2 -2

0 -1 -2

0 -1 -2

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0 0

L2 + LnML1 LnML2 + L1

LnM + X-Y LnM(X)(Y)

LnM + X-YLnM(X)(Y)

X ZLnM

Y Y

X ZLnM

LnM

YX

ZX ZLnM Y

LnMX

ZX Z[LnM Nu]Nu

--

HLnMNuH

LnMCR

O

NuCR

O

+

LnM-X=Z + E+ [LnM=X-Z-E]+

LnM-X-Z-Y + E+ LnM+X

Z+ E-Y

49

Page 50: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

Неформальный выводНеформальный вывод

Современное состояние металлоорганической химии:

Сложные процессы и каталитические циклы могут рассматриваться как последовательность отдельных реакций, реальность которых надежно установлена (на других примерах)

Перспективы на будущее:

Этот подход в основном базируется на обобщении экспериментальных данных, полученных во второй половине прошлого века.

Использование интенсивно развивающихся физико-химических методов и квантово-механических расчетов для более глубокого понимания закономерностей, регулирующих металлоорганические реакции

50

Page 51: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

LITERATURELITERATURE

G. O. Spessard, G. L. Miessler. Organometallic Chemistry, Prentice-Hall, Inc., Upper-Saddle River, 2000.

Ch. Elschenbroich, A. Salzer. Organometallics, VCH, Weinheim, 1989.

http://www.ilpi.com/organomet/index.html

http://www.chem.ox.ac.uk/icl/dermot/organomet/

R. H. Crabtree. The Organometallic Chemistry of Transition Metals, 3rd Edition, Yale University, 2001.

John Hartwig. Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis,

University Science Books, Sausalito, California, 2010 Металлоорганическая химияК. Эльшенбройхпер. с нем. Ю.Ф. Опруненко и Д.С. ПерекалинаМ.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 746 с. : ил. ISBN 978-5-9963-0203-1

51

Page 52: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение

日本    冬

Япония Зима

Page 53: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 54: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 55: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 56: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 57: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 58: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 59: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 60: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 61: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 62: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 63: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 64: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 65: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 66: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 67: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 68: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 69: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 70: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 71: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 72: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение
Page 73: Металлоорганическая химия – основы теории и промышленное применение