Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Июнь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( |
Дифосфен представляет собой тип фосфорорганического соединения, которое имеет двойную связь фосфор-фосфор , обозначаемую RP = P-R '. Эти соединения не распространены, но представляют теоретический интерес. Обычно соединения с эмпирической формулой RP существуют в виде колец. Однако, как и другие множественные связи между тяжелыми элементами основной группы, двойные связи P = P могут быть стабилизированы большим пространственным препятствием со стороны замещений. [1] Первый изолированный дифосфен-бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфен был представлен Масааки Йошифуджи и его сотрудниками в 1981 году, в котором дифосфен стабилизирован двумя объемными фенильными группами. [2]
Синтез [ править ]
Синтез арилзамещенного дифосфена [ править ]
В 1877 году Келер и Михаэлис заявили, что они синтезировали первый изолированный дифосфен (PhP = PPh). [4] Однако определение молекулярной массы [5] и рентгеноструктурный анализ [6] позже доказали, что этот «дифосфен» имеет только одинарную связь PP. Затем исследования дифосфенов замалчивались почти 20 лет, пока Масааки Йошифудзи и его коллеги не выделили беспрецедентный дифосфен - бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфен в 1981 году [2].Сначала они синтезировали дихлорид (2,4,6-три-трет-бутилфенил) фосфора путем добавления трихлорида фосфора к (2,4,6-три-бутилфенил) литию, который был продуктом обмена лития и галогена. Дихлорид фосфора димеризуется до дифосфена после того, как магний экстрагирует два хлора из (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дихлорида фосфора. Расстояние связи PP здесь было измерено как 2,034 Å, что было намного короче, чем средняя длина связи в (C 6 H 5 P) 5 (2,217Å) и (C 6 H 5 P) 6.(2,237Å), что указывает на его характер двойной связи. Это исследование стало важной вехой в изучении дифосфена, поскольку представленный здесь продукт был первым описанным соединением, имеющим изолированную локализованную связь P = P. Более того, эта громоздкая структура открыла поучительный путь для будущего синтеза дифосфена.
Синтез алкилзамещенного дифосфена [ править ]
Трис (триметилсилил) метильная группа также является очень объемной группой, которая часто используется для стабилизации множественной связи между тяжелыми элементами. Путем добавления по каплям (Si (Me)
3)
3CPCl
2к нафтелениду натрия. Спектры 31 P, 1 H и 13 C подтверждают рецептуру этого стабилизированного алкильными группами дифосфена. [7]
Синтез борил-замещенного дифосфена [ править ]
Борильные заместители проявляют потенциал как акцепторов π-электронов, так и доноров σ-электронов. Вакантные p-орбитали позволяют ему принимать электроны, в то время как низкая электроотрицательность отражает свойства σ-доноров. Вычислительные исследования предсказали существование борилзамещенного дифосфена и Makoto Yamashita et al. доказал это экспериментально в 2016 году. Хлорид борилцинка был приготовлен из объемного борил-литиевого соединения. Это нуклеофильное соединение борилцинка могло атаковать трихлорид фосфора и образовывать борил-замещенный дихлорид фосфора. Подобно процедуре синтеза арилзамещенного дифосфена, борилзамещенный дифосфен получали смешиванием борилзамещенного дихлорида фосфора с магнием.Циклическая вольтамперограмма и УФ / видимый спектр показали, что этот борилзамещенный дифосфен имеет более низкий уровень НСМО и большую щель ВЗМО-НСМО, чем арилзамещенный дифосфен.[9]
Синтез органического дифосфена без восстановления [ править ]
В 2019 году Стефан и его сотрудники из Университета Торонто сообщили о первых примерах дивинил-замещенных дифосфенов посредством процесса раскрытия цикла / димеризации из кинетически нестабильных 2H-фосфиренов. [10]
Структуры и соединения [ править ]
Экспериментальные данные [ править ]
Рентгеноструктурный анализ показывает некоторые важные длины связей и углы первого дифосфена - бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфена: PP = 2,034 Å; ПК = 1,826 Å; PPC = 102,8 o ; CPPC = 172,2 o . [3] По сравнению с длиной связи одинарной связи PP в H 2 PPH 2 (2,238 Å), [11] расстояние связи PP намного короче, что показывает характер двойной связи. Двойная связь PP в бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфене имеет E-конфигурацию. Но при видимом облучении транс-изомера могло бы происходить взаимное превращение между цис-изомером и транс-изомерами. В 1984 г. M. Koening et al. заметил другой режим расщепления и химический сдвиг в 1H ЯМР и 31 P ЯМР при прямом облучении толуольного раствора E-бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфена, что свидетельствует о цис-транс-изомеризации. [12]
Спектроскопические свойства [ править ]
Соединения дифосфена обычно демонстрируют разрешенные по симметрии ( ) (интенсивные) и запрещенные по симметрии электронные переходы ( ) (слабые). [13] В Рамане наблюдается значительное усиление растяжения P = P в резонансе с разрешенным электронным переходом по сравнению с запрещенным переходом из-за разной геометрии возбужденных состояний и механизма усиления. [14] Также наблюдаемые сильные рамановские сдвиги для (CH (SiMe
3)
2)
2п
2и (CH (SiMe
3)
2P = ПК (SiMe
3)
2) указывают на более сильную дипниктеновую характеристику дифосфена по сравнению с одинарной связью PP. [15]
Возбужденные триплетные дифосфены [ править ]
Попытки выяснить возбужденные состояния дифосфенов важны и ценны для реализации применения двойных связей PP в молекулярной электронике. Предполагается, что в триплетах транс-HPPH длина связи PP составляет 2,291 Å. Она не только длиннее, чем двойная связь PP в основном состоянии транс-бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфена, но также длиннее, чем одинарная связь PP в H 2 PPH 2 . Расчет двугранного угла транс-HPPH предполагает , что это почти на 90 градусов, что означает , что образование и PP облигации запрещена и σ связь усиливается. [16]
Реакционная способность [ править ]
Выбранная реакционная способность дифосфенов представлена на следующей картинке, включая окисление, восстановление, сульфуризацию, полимеризацию, добавление карбена, галогенирование, фотолиз и координацию с переходным металлом.
Реакции с участием карбенов [ править ]
Добавление карбена [ править ]
Подобно поведению образования кольца в реакции присоединения карбена двойных связей C = C, дифосфен может образовывать трехчленное кольцо PCP с дигалогенкарбеном или . Дифосфираны могут дополнительно перегруппироваться в 1,3-дифосфа-аллен через реакции раскрытия цикла с использованием MeLi или n-BuLi. [17]
Карбен-опосредованный P = P расщепление двойной связи [ править ]
Расщепление двойных связей C = C очень распространено и важно в органической химии, в то время как ненасыщенные связи между тяжелыми элементами группы 14 и группы 15 не исследованы. Успешная поляризация кратных связей Si-Si выявляет потенциальное взаимопревращение между -связывающими электронами и электронами неподеленной пары в тяжелых соединениях Группы 14 и Группы 15, которые содержат кратные связи. Дифосфен, как типичная кратная связь тяжелых элементов в этих соединениях, может расщепляться N-гетероциклическим карбеном (NHC) с образованием NHC-связанных фосфиниденов. [18]
Координация с переходным металлом [ править ]
Дифосфены могут связываться с переходным металлом либо в режиме η 1 , отдавая неподеленную пару на фосфор, либо в режиме η 2 посредством взаимодействия. Если объемные группы представляют собой арильные группы, возможны также координированные по арену продукты координации η 6 -типа.
η 1 -типовые комплексы [ править ]
В 1983 году Филип П. Пауэр синтезировал комплекс переходного металла, содержащий двойную связь P = P (транс - {[ Fe (CO)
4] [PCH (SiMe
3)
2] 2}) с помощью простой одношаговой процедуры. [19] Они смешали Na 2 [Fe (CO) 4 ] и дихлорбис (триметилсилил) метилфосфин и получили темно-красно-коричневые кристаллы, которые были первым комплексом, содержащим немостиковую двойную связь PP. Каждый фосфор обладал терминальной координационной природой, и расстояние PP практически не изменилось. Позже, в 1983 году, А. Х. Каули сообщил, что ArP = PArFe (CO) 5 (Ar = 2,4,6-три-трет-бутилфенил) путем обработки дифосефена Fe 2 (CO) 9 или Na 2 Fe (CO) 4 . [20]В этой процедуре синтеза была только одна терминальная P-координация, а двойная связь PP имела Z-конфигурацию. Помимо железа, были обнаружены другие подобные комплексы переходных металлов путем взаимодействия дифосфенов с карбонилами переходных металлов никеля, вольфрама и хрома, и все они имели Z-конфигурацию. М. Йошифуджи доказал, что E / Z-изомеризация может происходить при освещении, вероятно, за счет миграции металлического фрагмента с одной стороны на другую.
η 2 -типовые комплексы [ править ]
Помимо очень объемных заместителей, η 2 -координация дифосфена с металлом также возможна для стабилизации двойной связи PP. В 1982 году KR Dixon et al. синтезированы комплексы платины и палладия (M (PhP = PPh) L
2) , {M = Pt, Pd; L = (PPh3) 2 или Ph
2P [CH
2]
2PPh
2}), который содержал боковую координацию. [21] В отличие от координационного комплекса η 1 , где PP все еще сохраняет природу двойной связи, расстояние PP в боковых координационных комплексах (2,121Å в Pd (PhP = PPh) PPh)
3CH
2CH
2PPh
3) был значительно длиннее, чем в некоординированном бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфене.
η 6 -типовые комплексы [ править ]
Если на фосфоре есть арильные группы, переходный металл может не только напрямую связываться с фосфором, но также образовывать координированные по арену продукты координации η 6 -типа. При кипячении дифосфена в 1,4-диоксане с избытком Cr (CO) 6 могут образовываться моно- и бисарентрикарбонилхромные (0) комплексы. [22]
Окисление [ править ]
Дифосфен инертен по отношению к кислороду основного состояния, но может окисляться триплетным кислородом с образованием смеси оксидов фосфина и оксида гидроксибензофосфола. [23] По сравнению с окислением с участием кислорода, реакция дифосфена с озоном происходит намного быстрее и указывает на стехиометрию 2: 1 (озон: дифосфен). Озонолиз бис [трис (триметилсилил) метил] дифосфена (Tsi 2 P 2 ) дает циклические дипероксиды. [24]
Сокращение [ править ]
Гидриды алюминия (AlH), такие как алюмогидрид лития, могут восстанавливать дифосфен с образованием стабильных дифосфанов: (Ar = 2,4,6- t Bu 3 C 6 H 2 ) [25]
См. Также [ править ]
- Правило двойной связи
- Диазин
Ссылки [ править ]
- ^ Власть, Филип П. (2010-01-14). «Элементы основной группы как переходные металлы». Природа . 463 (7278): 171–177. Bibcode : 2010Natur.463..171P . DOI : 10,1038 / природа08634 . ISSN 1476-4687 . PMID 20075912 . S2CID 205219269 .
- ^ а б Ёсифудзи, М .; Shima, I .; Inamoto, N .; Hirotsu, K .; Хигучи, Т. (1981-07-01). «Синтез и структура бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфена: выделение истинного фосфобензола». Журнал Американского химического общества . 103 (15): 4587–4589. DOI : 10.1021 / ja00405a054 . ISSN 0002-7863 .
- ^ а б Ёсифудзи, М .; Shima, I .; Inamoto, N .; Hirotsu, K .; Хигучи, Т. (1981-07-01). «Синтез и структура бис (2,4,6-три-трет-бутилфенил) дифосфена: выделение истинного фосфобензола». Журнал Американского химического общества . 103 (15): 4587–4589. DOI : 10.1021 / ja00405a054 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Колер, H; Михаэлис, А (1877). «Убер фенилфосфин и фосфобензол (дифосфенил)» . Бер. Dtsch. Chem. Ges . 10 : 807–814. DOI : 10.1002 / cber.187701001222 .
- ^ Кучен, Вт; Grilnewald, W. (1965). "Zur Kenntnis der Organophosphorverbindungen, VIII. Über ein neues Verfahren zur Darstellung von Organooligophosphinen". Chem. Бер . 98 (2): 480–486. DOI : 10.1002 / cber.19650980220 .
- ^ Дэйли, J; Майер, L (1964). «Молекулярная структура фосфобензола». Природа . 203 (4950): 1167. Bibcode : 1964Natur.203.1167D . DOI : 10.1038 / 2031167b0 . S2CID 4213722 .
- ^ Каули, AH; Килдафф, Дж. Э .; Ньюман, TH; Пакульский, М. (1982-10-01). «Дифосфены (RP: PR). Синтез и характеристика ЯМР». Журнал Американского химического общества . 104 (21): 5820–5821. DOI : 10.1021 / ja00385a060 . ISSN 0002-7863 .
- ↑ Асами, Сюн-суке; Окамото, Масафуми; Судзуки, Кацунори; Ямасита, Макото (04.10.2016). «Борил-замещенный дифосфен: синтез, структура и реакция с н-бутиллитием с образованием стабилизированного аддукта посредством pπ-pπ взаимодействия». Angewandte Chemie . 128 (41): 13019–13023. DOI : 10.1002 / ange.201607995 . ISSN 1521-3757 .
- ↑ Асами, Сюн-суке; Окамото, Масафуми; Судзуки, Кацунори; Ямасита, Макото (04.10.2016). «Борил-замещенный дифосфен: синтез, структура и реакция с н-бутиллитием с образованием стабилизированного аддукта посредством pπ-pπ взаимодействия». Angewandte Chemie . 128 (41): 13019–13023. DOI : 10.1002 / ange.201607995 . ISSN 1521-3757 .
- ^ Лю, Лю Лео; Чжоу, Цзилян; Cao, Levy L .; Стефан, Дуглас В. (2018-11-15). «Легкое расщепление двойной связи P = P в винилзамещенных дифосфенах». Angewandte Chemie International Edition . 58 (1): 273–277. DOI : 10.1002 / anie.201812592 . ISSN 1521-3757 . PMID 30444313 .
- ^ Матус, Мирна Х .; Нгуен, Минь Тхо; Диксон, Дэвид А. (2007-03-01). «Теплота образования дифосфена, фосфинофосфинидена, дифосфина и их метилпроизводных и механизм высвобождения водорода с помощью борана». Журнал физической химии . 111 (9): 1726–1736. Bibcode : 2007JPCA..111.1726M . DOI : 10.1021 / jp067892v . ISSN 1089-5639 . PMID 17298044 .
- ^ Caminade, Энн-Мари; Веррие, Мартина; Адес, Клод; Паиллус, Николь; Кениг, Макс (1984-01-01). «Лазерное облучение дифосфена: свидетельство первой цис-транс-изомеризации». J. Chem. Soc., Chem. Commun . 0 (13): 875–877. DOI : 10.1039 / c39840000875 . ISSN 0022-4936 .
- ^ Сасамори, Такахиро; Токито, Норихиро (2008-03-05). «Двойные связи между более тяжелыми элементами Группы 15». Dalton Trans . 0 (11): 1395–1408. DOI : 10.1039 / b715033d . ISSN 1477-9234 . PMID 18322615 .
- ^ Коупленд, Тиффани; Ши, Майкл П .; Милликен, Мэтт С .; Smith, Rhett C .; Протасевич, Джон Д .; Симпсон, М. Катер (2003). "Рамановский профиль возбуждения стерически защищенного дифосфена [ArP = PAr]". Analytica Chimica Acta . 496 (1–2): 155–163. DOI : 10.1016 / s0003-2670 (03) 00996-6 .
- ^ Yoshifuji, Масааки (2017-03-01). «Фосфорорганические соединения необычной структуры с стерильной защитой» . Чистая и прикладная химия . 89 (3): 281–286. DOI : 10,1515 / пак-2016-1029 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Лу, Тунсян; Хао, Цян; Симмонетт, Эндрю С.; Евангелиста, Франческо А .; Ямагути, Юкио; Фанг, Де-Кай; Шефер, Генри Ф. (2010-10-14). «Низколежащие триплетные состояния дифосфена и дифосфинилидена». Журнал физической химии . 114 (40): 10850–10856. Bibcode : 2010JPCA..11410850L . DOI : 10.1021 / jp105281w . ISSN 1089-5639 . PMID 20836526 .
- ^ a b Ёсифудзи, Масааки; Сасаки, Сигеру; Ниитсу, Такаши; Инамото, Наоки (1989). «Удобный новый путь от дифосфена к 1,3-дифосфа-аллену и динамические ЯМР-исследования производного 2,4,6-три-трет-бутилфенила». Буквы тетраэдра . 30 (2): 187–188. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 95155-4 .
- ^ а б Хаякава, Наоки; Садамори, Казуя; Цудзимото, Шота; Хатанака, Михо; Вакабаяси, Томонари; Мацуо, Цукаса (15.05.2017). «Расщепление двойной связи P = P, опосредованное N-гетероциклическими карбенами». Angewandte Chemie International Edition . 56 (21): 5765–5769. DOI : 10.1002 / anie.201701201 . ISSN 1521-3773 . PMID 28429503 .
- ^ Флинн, Кэти М .; Олмстед, Мэрилин М .; Власть, Филип П. (1983-04-01). "Простой одностадийный путь к комплексу переходного металла, содержащему двойную связь фосфор-фосфор. Синтез и кристаллическая структура рентгеновских лучей {транс-бис [бис (триметилсилил) метил] дифосфен} бис [тетракарбонилирон (0)]" Журнал Американского химического общества . 105 (7): 2085–2086. DOI : 10.1021 / ja00345a080 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Каули, AH; Килдафф, Дж. Э .; Lasch, JG; Норман, Северная Каролина; Пакульский, М .; И из.; Райт, ТК (1983-12-01). «Реакционная способность дифосфенов и фосфаарсенов по отношению к карбонилам металлов». Журнал Американского химического общества . 105 (26): 7751–7752. DOI : 10.1021 / ja00364a051 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Чатт, Джозеф; Хичкок, Петтер Б .; Пидкок, Алан; Уорренс, Кристофер П.; Диксон, Кейт Р. (1 января 1982 г.). «Синтез и ЯМР 31P-спектроскопия комплексов платины и палладия, содержащих дифенилдифосфен с боковыми связями. Рентгеновские кристаллы и молекулярная структура [Pd (PhP-pph) {бис (дифенил-фосфино) этан}]». J. Chem. Soc., Chem. Commun . 0 (16): 932–933. DOI : 10.1039 / c39820000932 . ISSN 0022-4936 .
- ^ Yoshifuji, Масааки; Инамото, Наоки (1983). «Реакция диарилдифосфена с гексакарбонилхромом (0): образование комплексов (арен) трикарбонилхрома (0)». Буквы тетраэдра . 24 (44): 4855–4858. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 94025-5 .
- ^ Каминада, AM; Хатиб, ИП; Ades, C .; Verrier, M .; Paillous, N .; Кениг, М. (1987-04-14). "ХимИнформ Реферат: Окисление и изомеризация дифосфена". ХимИнформ . 18 (15): нет. DOI : 10.1002 / chin.198715272 . ISSN 1522-2667 .
- ^ Caminade, Энн-Мари; Куре, Клод; Эскуди, Жан; Кениг, Макс (1984-01-01). «Озонолиз бис [трис (триметилсилил) метил] дифосфена». Журнал химического общества, химические коммуникации . 0 (24): 1622. DOI : 10.1039 / c39840001622 . ISSN 0022-4936 .
- ^ Yoshifuji, Масааки; Шибаяма, Кацухиро; Инамото, Наоки; Ватанабэ, Токуко (1983-04-05). «Восстановление дифосфена: образование dl- и мезо-дифосфанов». Письма по химии . 12 (4): 585–588. DOI : 10,1246 / cl.1983.585 . ISSN 0366-7022 .