第四章 有机过渡金属络合物的合成

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OLi Cr(CO)6 + PhLi (OC)5Cr Ph CH2N2 CH3OSO2F (OC)5Cr OC H3 Ph H
+
OH (OC)5Cr Ph
金属有机化学
(2)卡宾前体法 这种方法是将含卡宾结构的化合物(即前体,precursor) 作为配体,与适当金属配合物进行反应。某些活泼氮化物和 富电子烯烃是常用的前体。
HCo(CO)4 + H2CH CHCH CH2
-CO
CH3 Co + Co CH 3 CO CO CO CO CO CO
CH3
+ HCl Fe(CO)3
CO
Fe Cl CO CO
金属有机化学
环戊二烯基配合物
常 有机碱 用 2C5H6 + 2Et2NH + FeCl2 合 成 2C5H6 + 2Et2NH + TiCl4 方 法
CrCl3(thf)3 + 3MeLi
CrCl3(thf)3 + 3MeLi
CrMe3(thf)3
CrMe3(thf)3
TiCl4
+ AlMe3
MeTiCl3
金属有机化学
2. 阴离子型过渡金属配合物和卤代烷等的反应
Co2(CO)8 THF + 2Na/Hg 2Na[Co(CO)4]
Mo(CO 6 )
[Rh(C5Me5)Cl2]2
金属有机化学
环戊二烯基配合物
只含有一个环戊二烯基, 即所谓开放夹心面包型配 合物也已合成, 例子如下: 高压釜 Fe(CO)5 + C5H6 200℃ THF Mo(CO)6 + C5H5Na 空气 CpMo(CO)3H CpMo(CO3)Na [CpFe(CO)2]2 CH3COOH
(C5H5)2M
金属有机化学
茂金属配合物
二茂铁满足18电子规则,稳定,但可 被浓硝酸氧化为[(C5H5)2Fe]+。 其它茂金属化合物在空气中分解速度顺序为
Cp2Ni << Cp2V < Cp2Cr < Cp2Ti
除二茂钛外, 其它金属茂都能和CO或NO反应失 去一环, 生成相应的单环NO或CO的配合物。
+
C5H5Na
+ RX -NaX
Na[CpMo(CO)3]
CpMo(CO)3R
Na[CpMo(CO)3]
Na2[Fe(CO)4] RX Na[RFe(CO)4] + NaX
金属有机化学
3.由氧化加成反应合成烷基过渡金属配合物
RhCl(PPh3)3 +
CH3I
RhCH(CH3)(PPh3)2 + PPh3
环醚能开环而进行插入反应
HCo(CO)4 + CH2-CH2
CH2
HOCH2CH2Co(CO)4
金属有机化学
5.由消除反应生成烷基配合物
CH3CMn(CO) 5 O
C6H5N2PtCl(PEt3)2
CH3Mn(CO)5 + CO
Al2O3 -N2
C6H5PtCl(PEt3)2
CH3COFeCp(CO)2
加热
[CpMo(CO3)]2
金属有机化学
环戊二烯基配合物
其化合物可分为三类: ⑴平行双环的夹心型 二茂铁 双环平行, 金属夹在中间
⑵歪斜双环型
一氯氢根二茂和锆 (η8- C5H5)2ZrHCl 二羰基三苯基瞵茂合锰
⑶单环型
金属有机化学
一些过渡金属羰基环戊二烯基配合物
配合物 (η5-C5H5)2Ti(CO)2 (η5-C5H5)2Zr(CO)2 (η5-C5H5)2Hf(CO)2 (η5-C5H5)V(CO)4 (η5-C5H5)2V(CO) (η5-C5H5)2Nb(CO)4 (η5-C5H5)Ta(CO)4 (η5-C5H5)2Cr2(CO)6 (η5-C5H5)2Cr(CO)6 颜色 红棕色 紫色 紫红色 桔黄色 暗棕色 红色 桔黄色 暗绿色 绿色
300
300 400 250 (173)
缓慢作用
生成 不溶 不溶 不溶
3.02
5.86 0 1.76 2.86
金属有机化学
环戊二烯基配合物
最近,在环戊二烯基上引入甲基,合成 出五甲基环戊二烯基化合物。
Me Me Me Me Me Me H Me X
Me
Me
HX Me
MeC
CMe
Me
Me RhCl3· 2O xH
金属 Ti Zr Hf
V
Nb Ta Cr
金属有机化学
茂金属配合物
⑵茂金属化合物的共价性和离子性 ⑶茂环的反应 • 缩合发应 HAc Cp2Fe+HCHO+HNMe2 H3PO4 CpFe(C5H4CH2NMe2)+H2O • 酰化反应
• 金属化反应
金属有机化学
酰化反应
COCH3 Fe + (CH3CO)2O H3PO4 Fe COCH3
金属有机化学
二.烷基过渡金属络合物的分解过程
R LnM R β -消除 LnM H 还原消除
自由基断裂 LnM-R
R + R(-H) (烯烃)
LnM + RH
LnM +R· (V)
金属有机化学
1.用另一种烷基金属使过渡金属烷基化 CrCl3和烷基锂或Grignard试剂反应可以得三 烷基铬化合物,而和烷基铝化合物反应得单烷基铬 化合物
金属有机化学
η6-芳烃配合物
苯等芳烃配位所成的配合物,可以由低原子价 过渡金属配合物和芳烃的置换反应,或由过度金 属卤化物在芳烃存在下还原而合成: C6H5CH3 + Mo(CO)6 (η6-C6H5CH3)Mo(CO)3 + 3CO 3CrCl3 + AlCl3 + 2Al + 6C6H6 3[(η6-C6H6)2Cr]+[AlCl3]- [(η6-C6H6)2Cr]+[AlCl3]- +S2O42- + 4OH- (η6-C6H6)2Cr + Cr + 2H2O + 2SO4-
金属有机化学
O OC
C Cr
O C
R
C O Fischer型卡宾
C O
OMe R=Me, Ph
配合物为d6构型,铬原子具有 八面体配位几何。卡宾碳和芳 基碳及Cr、O原子共平面,Cr 一C(卡宾)键长为0.204nm,比 Cr—C单键(约0.22lnm)短,表 明具有双键特性。O—C(卡宾) 键长为0.133nm,介于一般O— C单键(约0.146nm)和双键(约 0.123nm)之间,短于O—C(甲 氧)的0.146nm。这些数据与推 测O—C(卡宾)键具有双键性质 是—致的。
Pd
+ CF3I
(PdICF3)n
金属有机化学
4.由插入反应而合成烷基过渡金属配合物
烷基过渡金属络合物的β-消除反应的逆反应,即是烯烃 插入过渡金属氢化物的反应,可以得到烷基配合物:
PtHBr(PEt )2 + C H 3 2 4
HMn(CO)5 + CH2N2
加压
加热
CH3Mn(CO)5
PtEtBr(P 3)2 Et
COCH3 AlCl3 (CH3CO)2O Fe COCH3 + Fe
COCH3
+ CH3COOH
金属有机化学
金属化反应
Li
Cp2Fe + n-C4H9Li
Fe Li
n-C4H9Li
Fe Li
+ C4H10
金属有机化学
二.烷基过渡金属络合物的分解过程
烷基过渡金属络合物 (I)形式上的2电子还原 (II)攫取β-位氢而生成氢络合物 (III)攫取α-位氢而分解
金属有机化学
第四章 有机过渡金属络合物的合成
陕西师范大学 化学化工学院
金属有机化学
1.烯烃-π配合物
一. 过渡金属络合物的合成
二. 烷基过渡络合物的分解过程 三. 烷基过渡金属络合物 1.金属卡
2.η -芳烃配合物 1.用另一种烷基金属使过 渡金属烷基化
6
3.π-丙烯基配合物
2. 阴离子型过渡金属配 合物和卤代烷等的反应 4.环戊二烯基配合物 3.由氧化加成反应合成烷 5.茂金属配合物 基过渡金属配合物
LnM CHR H
R/
R/ LnM
H
LnM=CHR +R/H CHR
金属有机化学
R/ CH 2 LnM H C H H C R R LnM CH2 CH2 CR2 + R'H
(IV)
反应(III)和(IV)表示从二烷基络合物攫取氢而生成 的氢基-烷基络合物,再发生RH的还原消除。这种还原 消除反应,有时也紧接着二烷基络合物的β-消除反应而 发生,此时,生成比例为1:1的烷烃 RH和烯烃(R -H),可以 认为是发生了烷基的歧化反应:
金属卤 化物
Biblioteka Baidu
Cp2Fe + 2Et2NH2Cl Cp2TiCl2 + 2Et2NH2Cl
环戊二烯基化合物,按照二茂铁(ferrocene)的 命名,称为茂金属(metallocene)。
金属有机化学
茂金属配合物
茂金属配合物的通式 ♋茂金属的性质
⑴通性 第一过渡系元素的夹心配合物, 均能溶 解于烃类溶剂且真空中可升华。其中钛的配合物 对热最不稳定, 在熔化前约150℃左右分解, 除钛 外, 其熔点都在173℃左右。
金属有机化学
卡宾配体的α-氢有酸性,可用来完成下面的转变:
(OC)5Cr CH3 OCH3 n-BuLi -78℃ (OC)5Cr O (OC)5Cr O + CH3OCH2 OCH3
2. 金属卡宾的结构
金属卡宾分为两大类,即Fischer型和Schrock型。在Fischer型卡 宾配合物中卡宾配体碳原子上连有1个或2个杂原子,结构如下所 示: O O C C R 它们在固态下稳定, 在溶液中缓慢氧化, OC Cr 不溶于水而易溶于 C C OMe O O 有机溶剂,有较高 的偶极矩。 Fischer型卡宾 R=Me, Ph
金属有机化学
第一过渡系金属茂的性质
颜色 Cp2Ti 绿
Cp2V 紫
熔点
167-168
热稳定性 H2O(真空) 不溶 (135)
300 不溶
磁距μB 0
3.84
Cp2Cr 猩红 172-173
Cp2Mn 琥珀 172-173 Cp2Fe 橙 173 Cp2Co Cp2Ni 紫 绿 173-174 173-174
hv
CH3FeCp(CO)2
金属有机化学
卡宾和卡拜络合物是有机化学反应的不稳中 间体。 二价碳卡宾以及双键与过渡金属键合的配 合物称为过渡金属卡宾(transition metal carbene) 只连有一个烷基或芳基的碳原子以三键与 过渡金属键合的配合物称为过渡金属卡拜 (transition metal carbyne)。
稳定吗?
(IV)攫取γ-位氢而分解
(V)自由基断裂的场合
金属有机化学
二.烷基过渡金属络合物的分解过程
(I)
此外 ,还有M(Ⅳ) M(Ⅱ),M(Ⅲ) 个反应称为还原消除。
M(Ⅰ)的情况, 这
LnM-CH2CH2R
(II)
LnM-H + CH2 CHR
金属有机化学
这一反应称为β-消除,当从金属数起第二个碳原 子所连接的氢原子被攫取时称为氢消除或氢化物消 除,后者是因为生成氢化物而这样称呼的。此外,在 某些情况下,氢以外的原子或原子团也能消除;也可 以发生氢及氢的消除。前一情况生成卡宾络合物,后 一情况则生成4员含金属环状化合物,即金属杂环: (III)
金属有机化学
π -丙烯基配合物
具有3电子配位体的π -烯丙基配合物,可由过渡 金属化合物和烯丙基Grignard试剂等烯丙基化试剂、 氢基配合物和双烯或烯丙基化合物和低原子价过渡金 属配合物反应而合成:
乙醚
NiCl2 + 2C3H5MgBr
-10OC
Ni + 2MgBrCl
金属有机化学
π -丙烯基配合物
R (MeCp)Mn(CO)2(THF) + N2 C R (MeCp)(OC)2Mn C R R
(3) 卡宾转化法
指将—种金属卡宾转化成另一种卡宾配合物的方法。常见的例子 是使卡宾配体发生官能化反应,在反应中,金属—卡宾键由于牢 固而不致被破坏。起始的金属卡宾最好是易得的烃氧卡宾配合物, 而亲核试剂最好为胺、硫醇及烷基或芳基锂等。反应在温和条件 下即可进行,但用锂试剂时要在低温条件下进行,若在室温下酸 化,会有偶联产物生成。
成的有名的 Zeise 盐。
K2PtCl4 + C2H4 K[Pt(C2H4)Cl3]H2O + KCl
配合物以黄色晶体而沉淀。
金属有机化学
烯烃—π配合物
此外,乙烯配合物可以被和金属成更强的π键 的烯烃所置换:
Ni(PPh3)3(C2H4) + CH2 (Ph3P)2Ni(CH2
CHCN CHCN)2
四.卡宾和卡拜络合物
宾 1.单核全羰基金属配 4.由插入反应而合成烷基 2.金属卡 合物 过渡金属配合物 拜 2.多核全羰基金属配 5.由消除反应生成烷基配 合物 合物 3.混合配体羰基金属 配合物
五.羰基过渡金属配合物
金属有机化学
烯烃—π配合物
烯烃类等具有偶数电子配位体的配合 物,通常由这些烯烃和过渡金属化合物直 接反应合成。例如:从乙醇和氯 铂酸钾合

卡宾和卡拜络合物
金属有机化学
一、金属卡宾
1964年,Fischer和Maasbol 等合成了第一个稳定的卡宾配合 物。卡宾是活性中间体,可通过与金属配位而得以稳定。
1. 合成
(1)M—C键法 此法是将适当配合物中的M—C单键转为M=C双键,从而 得到金属卡宾配合物。我们可以用价廉易得的羰基金属配合 物作为原料来制备卡宾配合物,其制备过程如下所示:
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