stringtranslate.com

Платиноорганическая химия

Платиноорганическая химияхимия металлоорганических соединений , содержащих химическую связь углерода с платиной , и изучение платины как катализатора в органических реакциях . [1] [2] [3] Платиноорганические соединения существуют в степени окисления от 0 до IV, причем степень окисления II наиболее распространена. Общий порядок прочности связи следующий: Pt-C (sp) > Pt-O > Pt-N > Pt-C (sp 3 ). Химия платиноорганических и палладийорганических соединений схожа, но платиноорганические соединения более стабильны и, следовательно, менее полезны в качестве катализаторов.

Платиноорганический(0)

Большинство платиноорганических(0) соединений содержат алкеновые и алкиновые лиганды. Карбонильные комплексы редки, а аналог Ni(CO) 4 неуловим. Алкеновые и алкиновые лиганды служат двухэлектронными донорами, например, в комплексах (PPh 3 ) 2 Pt(C 2 H 4 ) и (PPh 3 ) 2 Pt( C 2 Ph 2 ). Этиленовый лиганд в (PPh 3 ) 2 Pt(C 2 H 4 ) лабилен и обменивается с алкинами и электрофильными алкенами, даже с фуллереном C 60 .

Общий путь синтеза (PPh 3 ) 2 Pt(un) (un = алкен, алкин) представляет собой восстановление тетрахлорплатината калия этанольным гидроксидом калия или гидразином в присутствии фосфинового лиганда, такого как трифенилфосфин , и алкена или алкина. Такие реакции протекают через посредничество цис -дихлорбис(трифенилфосфин)платины(II). Азотсодержащие лиганды часто не способствуют образованию платиновых комплексов алкенов и алкинов.

Нульвалентные платиноорганические комплексы, лишенные фосфиновых лигандов, часто получают с помощью PtCl 2 (COD).

Li 2 C 8 H 8 + PtCl 2 (COD) + 3 C 7 H 10 → [Pt(C 7 H 10 ) 3 ] + 2 LiCl + C 8 H 8 + C 8 H 12
Pt(C 7 H 10 ) 3 + 2 ХПК → Pt(COD) 2 + 3 C 7 H 10

где C 7 H 10норборнен .

Платиноорганический(I)

Соединения платины (I) встречаются редко, но обычно являются диамагнитными, поскольку имеют связи Pt-Pt. Примером может служить дикатион [Pt 2 (CO) 6 ] 2+ .

Платиноорганический(II)

Исторически значимым платиноорганическим соединением (II) является соль Цейзе , которую получают из этилена и тетрахлорплатината калия :

Синтетическая соль Цейзе

Бесцветный диолефиновый комплекс дихлор(циклоокта-1,5-диен)платина(II) является более современным родственником и более широко используется.

дихлор(циклоокта-1,5-диен)платина(II)

Стабильность и разнообразие алкеновых комплексов платины(II) контрастируют с редкостью алкеновых комплексов никеля(II). Также распространены аллильные комплексы платины. В отличие от химии никеля, где распространены такие соединения, как CpNi(L)X, циклопентадиенильные производные Pt(II) встречаются редко, что согласуется с нежеланием Pt(II) превращаться в пентакоординат.

Алкил- и арилкомплексы платины(II) часто получают путем окислительного присоединения алкилгалогенида или арилгалогенида к предшественнику Pt(0), такому как тетракис(трифенилфосфин)платина(0) или Pt(C2H4 ) ( PPh3 ) . 2 . Альтернативно, хлориды платины (II) подвержены алкилированию: [4] [5]

PtCl 2 (SMe 2 ) 2 + 2 MeLi → PtMe 2 (SMe 2 ) 2 + 2 LiCl

Диметилсульфидные лиганды в PtMe 2 (SMe 2 ) 2 могут быть заменены другими лигандами.

Многие платиноорганические комплексы (II) возникают в результате орто-металлирования и связанных с ним процессов внутримолекулярной активации CH.

Платиноорганический(IV)

Первым платиноорганическим соединением, когда-либо синтезированным, был йодид триметилплатины из хлорида платины (IV) и йодида метилмагния , о котором сообщили Поуп и Пичи в 1907 году. [6] [7] Соединение имеет кубаноподобную структуру с четырьмя тройными мостиковыми йодидными лигандами. «Тетраметилплатина» была заявлена ​​в 1952 году Генри Гилманом как производное этого тетрамера, но позже было показано, что это утверждение неверно («Тетраметилплатина» оказалась [PtMe 3 OH] 4 ). Охарактеризованы соли [PtMe 6 ] 2- и [PtMe 4 ] 2- . [8]

Структура [Me 3 PtI] 4 . [9]

Платиноорганические гидриды (IV) встречаются редко. [10] Первые выделенные представители были получены из оловоорганических галогенидов или кислот с ортометалированными соединениями арилплатины(II). Соединение Me(PEt 3 ) 2 PtOTf обратимо реагирует с трифликовой кислотой при температуре от -60 до -80 °C, образуя метан и (PEt 3 ) 2 Pt(OTf) 2 при -20 °C. Слабым кислотам часто достаточно даже воды и спирта, а при активации связи CH источником протонов является алкан.

Катализ

Гетерогенные катализаторы на основе платины играют важную роль в нефтехимической промышленности , и предполагается, что эти полезные реакции протекают через связанные с поверхностью платиноорганические промежуточные соединения. Более изученными, но менее коммерчески значимыми являются гомогенные катализаторы на основе платины.

Важным катализатором гидросилилирования является H 2 PtCl 6 («катализатор Шпейера»). Механизмы этой каталитической системы обычно предполагают промежуточные соединения, содержащие гидрид , силильный лиганд (R 3 Si) и алкеновые лиганды. [11] Цис-дихлорбис(диэтилсульфид)платина(II) и катализатор Карстедта (аддукт дивинилтетраметилдисилоксана и платинохлористоводородной кислоты ) также катализируют гидросилилирование . [12] Многие металлодендримеры имеют повторяющиеся звенья на основе платиноорганических соединений.

Идеализированный механизм катализируемого металлами гидросилилирования алкена.

Темы исследований

Платиноорганические соединения участвуют в системе Шилова по превращению метана в хлористый метил . Предпринимались напряженные попытки, пока безуспешные, распространить эту реакционную способность на практические методы функционализации метана. [13] Например, платиновые комплексы бипиримидина катализируют превращение метана, кислорода и триоксида серы в метилбисульфат . [14]

Рекомендации

  1. ^ Никель, палладий и платина (Комплексная металлоорганическая химия II) Р. Дж. Паддефатт (редактор), 2002 г. 0080423167
  2. ^ Синтез металлоорганических соединений: Практическое руководство Санширо Комия Ред. С. Комия, М. Хурано 1997 г.
  3. ^ Джу-Тин Чен «Платина: металлоорганическая химия» в Энциклопедии неорганической химии 2006, John Wiley & Sons, Нью-Йорк. дои : 10.1002/0470862106.ia195
  4. ^ Коста, Э.; Прингл, П.Г.; Равец, М. (1997). [(1,2,5,6-N)-1,5-Циклооктадиен]Диметилплатина(II) . Неорганические синтезы. Том. 31. с. 284. дои : 10.1002/9780470132623.ch49. ISBN 978-0-470-13262-3.
  5. ^ Хилл, Джеффри С.; Ирвин, Майкл Дж.; Леви, Кристофер Дж.; Рендина, Луи М.; Паддефатт, Ричард Дж. (1998). Комплексы платины(II) с диметилсульфидом . Неорганические синтезы. Том. 32. с. 149. дои : 10.1002/9780470132630.ch25. ISBN 978-0-470-13263-0.
  6. ^ «Труды Химического общества, Том 23, № 323». Труды Химического общества (Лондон) . 23 (323): 81–94. 1907. дои : 10.1039/PL9072300081.
  7. ^ Поуп, WJ; Пичи, SJ (1909). «LXXIII.? Алкильные соединения платины». Журнал Химического общества, Сделки . 95 : 571–576. дои : 10.1039/CT9099500571.
  8. ^ Гринвуд, Нью-Йорк; и Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4
  9. ^ Эберт, К.Х.; Масса, В.; Донат, Х.; Лорберт, Дж.; Со, бакалавр наук; Хердтвек, Э. (1998). «Платиноорганические соединения: VI. Тиометилат триметилплатины и йодид триметилплатины. Кристаллические структуры [(CH 3 ) 3 PtS(CH 3 )] 4 и [(CH 3 ) 3 PtI] 4 ·0,5CH 3 I». Дж. Органомет. Хим . 559 (1–2): 203–207. дои : 10.1016/S0022-328X(98)00414-8.
  10. ^ Паддефатт, Р. (2001). «Химия гидрида платины (IV)». Обзоры координационной химии . 219–221: 157–185. дои : 10.1016/S0010-8545(01)00325-3.
  11. ^ К. Эльшенбройх, Металлоорганические соединения (2006) Wiley and Sons-VCH: Weinheim. ISBN 978-3-527-29390-2 
  12. ^ Кеттлер, ПБ (2003). «Металлы платиновой группы в катализе: изготовление катализаторов и предшественников катализаторов». Исследования и разработки органических процессов . 7 (3): 342–354. дои : 10.1021/op034017o.
  13. ^ Шталь, Шеннон С.; Лабингер, Джей А.; Беркоу, Джон Э. (1998). «Гомогенное окисление алканов электрофильными поздними переходными металлами». Angewandte Chemie, международное издание . 37 (16): 2180–2192. doi :10.1002/(SICI)1521-3773(19980904)37:16<2180::AID-ANIE2180>3.0.CO;2-A. ПМИД  29711451.
  14. ^ Брайан Г. Хасигути; Стивен М. Бишоф; Майкл М. Конник; Рой А. Периана (2012). «Разработка катализаторов функционализации неактивированных связей C – H на основе реакции активации CH». Акк. хим. Рез . 45 (6): 885–898. дои : 10.1021/ar200250р. ПМИД  22482496.