La síntesis, caracterización y reactividad de una serie de rutenio<em> N</em> -triphos<sup> Ph</sup> Complejos
Summary
Complejos de fosfina de rutenio se utilizan ampliamente para reacciones catalíticas homogéneas tales como hidrogenaciones. Se ha informado de la síntesis de una serie de complejos de rutenio tridentado novedosos que lleven la N -triphos ligando N (CH 2 PPh 2) 3. Además, se describe la reacción estequiométrica de un complejo dihidruro SRC N -triphos con ácido levulínico.
Abstract
Aquí nos presenta la síntesis de un ligando de fosfina tridentado N (CH 2 PPh 2) 3 (Ph N -triphos) (1) a través de una reacción de Mannich de fósforo a base del precursor de fosfina hydroxylmethylene con amoniaco en metanol bajo una atmósfera de nitrógeno. El N -triphos Ph ligando precipita de la solución después de aproximadamente 1 h de reflujo y se puede aislar analíticamente puro a través de la cánula sencillo procedimiento de filtración en atmósfera de nitrógeno. La reacción de la N -triphos ligando Ph con [Ru 3 (CO) 12] a reflujo proporciona una solución de color rojo intenso que muestran la evolución de gas CO en la formación de complejos ligando. Cristales de color naranja del complejo [Ru (CO) 2 {N (CH 2 PPh 2) 3} -κ 3 P] (2) se aislaron en el enfriamiento a RT. El 31 P {1} H NMR mostró un pico sola característica en la frecuencia más bajaen comparación con el ligando libre. Reacción de una solución en tolueno del complejo 2 con oxígeno dio lugar a la precipitación instantánea de la carbonato de complejo [Ru (CO 3) (CO) {N (CH 2 PPh 2) 3} -κ 3 P] (3) como un estable de aire sólido de color naranja. La subsiguiente hidrogenación de 3 bajo 15 bar de hidrógeno en un reactor de alta presión dio el complejo dihidruro de [RuH _ 2 (CO) {N (CH 2 PPh 2) 3} -κ 3 P] (4), que fue totalmente caracterizado por X cristalografía de rayos y la espectroscopia de RMN. Complejos 3 y 4 son potencialmente precursores de catalizadores útiles para una amplia gama de reacciones de hidrogenación, incluyendo los productos derivados de la biomasa tales como el ácido levulínico (LA). Complejo 4 se encontró que reacciona limpiamente con LA en presencia del aditivo fuente de protones NH 4 PF 6 para dar [Ru (CO) {N (CH 2 PPh 2) 3} P {-κ 3 CH 3 CO (CH2) 2 CO 2 H} -κ 2 O] (PF 6) (6).
Introduction
Complejos de fosfina basados en rutenio son algunos de los catalizadores moleculares más ampliamente estudiados y químicamente versátiles. 1-9 Típicamente, tales catalizadores de rutenio contener ligandos mono- o bi-dentado que dictan la electrónica, sterics, la geometría y la solubilidad del complejo, y que tener un profundo impacto sobre la actividad catalítica. Sistemas de fosfina multidentados han sido menos ampliamente estudiado para la catálisis, como son conocidos para impartir una mayor estabilidad en el centro de metal debido a la mayor efecto quelato de múltiples donantes de fósforo en el centro metálico. Tal estabilización puede ser indeseable para la catálisis, sin embargo, en condiciones más severas de reacción (temperaturas más altas y presiones) las complejas propiedades estabilizadoras de dichos ligandos puede ser ventajoso en asegurar la integridad del catalizador. Uno de tales sistemas ligando de fosfina multidentado que 10-12 y 13-18 otros han investigado para impartir la estabilidad del complejo y COOR facialgeometrías de coor- es la llamada serie de ligando N -triphos donde tres brazos de fosfina están unidos a un átomo puente de nitrógeno apical formando un ligando tridentado potencialmente. Una de las características clave de estos ligandos en particular es la manera fácil de que se pueden sintetizar a través de un fósforo basado reacción de Mannich de fosfinas secundarias fácilmente disponibles (Figura 1), por lo tanto, fosfinas con una variedad de grupos R se pueden preparar por lo general en altos rendimientos y con un mínimo de trabajo en marcha. El objetivo general de esta metodología es presentar una ruta fácil por que rutenio complejos dihidruro ofrecen ligandos N -triphos se puede acceder para aplicaciones catalíticas posteriores. Recientemente, complejos basados en Ru-triphos han atraído la atención como catalizadores para las reacciones de hidrogenación de la biomasa productos derivados, tales como ácido levulínico, 19,20 bio-ésteres 11,21 y dióxido de carbono 22 a los productos químicos de mayor valor. Sería ventajosopara ampliar el alcance de los derivados de Ru-triphos que son o bien como, o más activos que los sistemas ya reportados, especialmente si son sintéticamente más fácil acceso, como el ligando N -triphos. El análogo de carbono centrado más estudiado típicamente sufre de síntesis de bajo rendimiento e implica reactivos de fosfuro de metal altamente sensible al aire, a diferencia de la N -triphos ligando, que es más adaptable y más fáciles de preparar. 10-18
Ligandos N -triphos siguen siendo relativamente poco investigado, con complejos sólo de molibdeno, tungsteno, rutenio, rodio y oro de haber sido informado de nueve publicaciones. Esto está en marcado contraste con los análogos de boro-carbono y centrado, para los que hay alrededor de 50 y 900 artículos, respectivamente, con un gran número de compuestos únicos. Aplicación obstante, -triphos N contienen complejos han encontrado en la hidrogenación catalítica asimétrica de olefinas pro-quirales 23 como nosotrosll cyclohydroamination como asimétrica de N -Protegido sulfonamidas γ-alenilo. 24 Además, un complejo de rutenio coordinado por un ligando N voluminosos -triphos con fosfolano coordinar restos se encontró para activar silanos, un paso clave en el desarrollo de la química orgánico de silicio. 25
Como parte del programa de investigación en curso en la catálisis, hemos tratado de preparar una serie de rutenio N -triphos precatalizadores Ph e investigar sus reacciones estequiométricas y potencial catalítico. A pesar de los complejos de molibdeno de Ph N -triphos antes haber sido reportado hace más de 25 años, su aplicación, catalítica o de lo contrario no se ha investigado. Este trabajo demuestra la aplicabilidad del andamio del N -triphos, que a pesar de ser en general poco desarrollado, posee muchas características deseables, tales como la estabilidad del complejo. Aquí nos presenta la ruta de síntesis y caracterización de auna serie de complejos de rutenio Ph N -triphos que pueden encontrar aplicación en reacciones de hidrogenación catalítica.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este documento hemos descrito procedimientos sintéticos eficientes para la síntesis de un ligando de fosfina tridentado y una serie de complejos de rutenio. El N -triphos ligando Ph (1) se puede preparar fácilmente con un alto rendimiento con un procedimiento de tratamiento minimalista. Esta reacción de Mannich base de fósforo usado para sintetizar estos tipos de ligandos es muy general y puede ser utilizado para otros derivados de ligandos con diferentes grupos R en el P-át…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AP is grateful to Imperial College London for a PhD studentship via the Frankland Chair endowment. Johnson Matthey plc are also thanked for the loan of the precious metal salts used in this work.
Materials
| Methanol | – | – | Obtained from in-house solvent purification system: Innovative Technology, inc "pure solv" drying tower. Stored in ampules over activated molecular sieves under nitrogen. |
| Toluene | |||
| Diethyl Ether | |||
| Tetrahydrofuran (THF) | |||
| Acetonitrile | |||
| d6-Acetone | VWR | VWRC87152.0011 | Store in fridge |
| Triethylamine | Sigma-Aldrich | TO886-1L | Distilled and stored over activated molecular sieves under N2 |
| 2M Ammonia solution in methanol | Sigma-Aldrich | 341428-100ML | Solution comes in a "Sure-Seal" bottle |
| NH4PF6 | Sigma-Aldrich | 216593-5G | Store in desiccator |
| Levulinic Acid | Acros Organics | 125142500 | Solid but melts close to room temperature |
| 3 Å Molecular sieves | Alfa Aesar | LO5359 | Activate by heating over night under vacuum |
| Schlenk flasks | GPE | Custom design | – |
| Dual-manifold Schlenk line | GPE | Custom design | Dual-manifold of i) N2 that has been passed through a silica drying column and ii) vacuum. |
| Rotary vacuum pump | Edwards | RV3 A652-01-903 | – |
| 100 ml Autoclave Engineer's high pressure reactor | Autoclave Engineer | Custon design | – |
| Vortex Stirrer | VWR | 444-1378 | – |
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