научная статья по теме РЕГИОСЕЛЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ RNCO(S) И RCN ПО СВЯЗЯМ M–L ХЛОРОКОМПЛЕКСОВ ВОЛЬФРАМА Химия

Текст научной статьи на тему «РЕГИОСЕЛЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ RNCO(S) И RCN ПО СВЯЗЯМ M–L ХЛОРОКОМПЛЕКСОВ ВОЛЬФРАМА»

КООРДИНАЦИОННАЯ ХИМИЯ, 2015, том 41, № 9, с. 566-576

УДК 541.49

РЕГИОСЕЛЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ RNCO(S) И RCN ПО СВЯЗЯМ М-Ь ХЛОРОКОМПЛЕКСОВ ВОЛЬФРАМА © 2015 г. Н. А. Овчинникова1, *, А. Е. Синяков2

1 Институт общей и неорганической химии им Н.С. Курнакова РАН, г. Москва 2 Аналитический центр "ДЦМ-Аналитика", г. Москва *Е-таИ: talan@igic.ras.ru Поступила в редакцию 15.12.2014 г.

Обобщены результаты исследований реакционного поведения гексахлорида вольфрама по отношению к органическим изо(тио)цианатам, а также их сочетаний с нитрилами. Обсуждаются факторы, определяющие мультиплетное внедрение изо(тио)цианатов по связи W—Cl, и условия симметричного или асимметричного "сшивания" внедренных фрагментов в гетероциклы при их тримериза-ции (на основе данных рентгеноструктурного исследования продуктов частичного или полного гидролиза комплексов). Рассматриваются причины, определяющие направленность совместного внедрения гетерокумуленов и нитрилов по связи W—Cl или W—N, что важно для направленного конструирования комплексов различной архитектуры и новых труднодоступных гетероциклических соединений на их основе.

DOI: 10.7868/S0132344X15090030

Внедрение ненасыщенных соединений по связи металл—лиганд лежит в основе многих превращений, происходящих с участием комплексов переходных металлов [1]. Наряду с традиционной сферой — исследованием реакций внедрения ненасыщенных соединений в связи металл—углерод и металл—водород [2], все большее внимание уделяется возможности их присоединения по связям металл—гетероатом [3, 4]. Однако примеры реакций внедрения в связи металл—кислород и металл—азот немногочисленны, а для связей металл—галоген единичны.

Проведенные нами исследования возможности внедрения ряда ненасыщенных соединений в связи М—На1, в частности присоединение к высшим хлоридам ниобия, тантала и молибдена сочетаний ацетонитрила с органическими изоцианат-ми или диоксидом серы, позволили выявить первые примеры реакций такого рода для соединений переходных металлов групп У—УИ периодической системы.

Мы установили, что для продуктов мульти-плетного внедрения изо(тио)цианатов можно реализовать замыкание гетерокатенационной цепи с образованием (в зависимости от условий) либо циклического лиганда, либо гетероциклического соединения. Последние могут найти применение в производстве красителей, гербицидов, термостойких полимеров, а также биологически активных препаратов, используемых для лечения злокачественных опухолей [5, 6].

Для гетерокумуленов общей формулы Х=С=У (X, У = О, МЯ или 8) известны случаи внедрения по связи М-Ь, когда присоединение происходит

за счет раскрытия одной из двойных связей. При этом второй гетероатом, если позволяют координационные возможности центрального атома, также может координироваться к металлу с образованием четырехчленного металлоцикла.

Известно, что внедрение органических изоци-анатов по связям М-О(Я) алкоголятов переходных металлов групп У и IV приводит к образованию устойчивых продуктов внедрения. Так, взаимодействие алкоксида титана И(ОЯ)4 с изоцианатами сопровождается внедрением от одной до четырех молекул (в зависимости от соотношения компонентов) с образованием соответствующих карба-матопроизводных (I) [7]:

Ti(OR1)4 "r2nco. (R1O)4 _ „Ti-

/R2

-N,

// O

C-OR

(I)

Я1 = Рг\ В< РЬ; Я2 = РЬ, Ви, РЬСН2, Ег, а-парЬгЬу1, сус1оЬеху1; п = 1—4

Примечательно, что при длительном стоянии реакционной смеси в присутствии избытка изо-цианата образуется его циклический тример — изоцианурат (II) (ИК: 1690 см-1). Это, по-видимому, происходит за счет тримеризации при гидролизе первоначальльно образующегося продукта последовательного присоединения трех молекул изоцианата по одной и той же связи И-О:

n

R2

I

/R2 1 1 1

^.^„к R2nco 1 ' r2nco i

tl(ori)^_^ (R1o)3T^N 1 -2—0 (r1o)3t^ с с

C-OR

// o

o

2 II

N N

TI(OR1)4 + 1 1

2

o

N vo 12

R2

22

or

o o

r2nco

R2 R2 R2 i i i

(R1o)3T^ "C C C

и и и

o o o

(II)

Установлено, что как реакции изоцианатов с пентаалкоксидами ниобия [8] и тантала [9], так и последующая циклизация внедренных фрагментов протекают аналогично. При этом гидролиз продуктов внедрения (III) водой сопровождается их распадом на соответствующий уретан и гидра-тированный оксид металла:

M(0R)5 r'nco» (0R)5 _

/R'

, M4-N

h2o

(III)

c-or

o

II

// o

--КН^-С-ОЯ + М2Оз • Н20 + (5 - и)ЯОН

М = Та

Первым примером внедрения органического изоцианата по связи переходный металл—хлор может служить реализованное нами внедрение МеМСО в ТаС15 по связи металл—хлор в бензоле, являясь в данном случае и средой, и реагентом. Образовавшийся при этом продукт мономолекулярного внедрения [ТаС14{(МеМС0)С1} • С6Н6] (IV), судя по данным ИК-спектроскопии, существует в виде двух находящихся в равновесии связевых изомеров [10]:

o

II

Me. .C^

N Cl CK^Cl

CK ^Cl

(IVa)

/

CK^Cl

^Ta CK 4Cl

(IV6)

Cl

l Me

Так, в ИК-спектре М-связанного изомера 1Уа обнаружена полоса при 1740 см-1, характерная для у(С=0) хлорангидридной группы, в то время как О-связанному изомеру 1У6, очевидно, соответствует полоса при 1670 см-1, типичная для у(С=М) внедренного изоцианата. По данным ЯМР 1Н аддукта IV, эти таутомерные формы продукта внедрения сосуществуют и в растворе.

Органические изоцианаты могут также присоединяться по имидосвязи М=МЯ. Так, при взаимодействии [Мо(МАг)3(РМе3)] с избытком РИМСО в пентане [11] получен продукт его мономолекулярного присоединения (V), в ИК-спектре которого наблюдаются полосы поглощения, характерные для у(С=О), образовавшегося в результате раскрытия одной из составляющих связи Мо=М(Аг) лиганда:

РМе3 РМез

\ 3 i ^лг

^М^КЛг РШСО Лг^Мо,

ЛгК \\ пентан | | КЛг

NAr

C— NPh

o

(V)

Известна также способность гетерокумуленов внедряться по одинарной связи М—N комплексов, содержащих уреатолиганды. Так, взаимодействие [Р1{М,№—^РИ)—С(О)—М(Я)}(Соё)] с избытком РИМСО дает биуреатопроизводное (VI) [12]:

R

I

Ph

o

N-C

L_L'- -N\ Ph—N=C=0 /_ÜV. ' i.T т^

I 7).Pt ,c=o-о YiA n-r

Q N CJ N~C4 i ™ / ^

Ph

R = Me, Ph

Ph

O

(VI)

Выявлен ряд факторов, влияющих на способность лигандов к внедрению. Во-первых, с возрастанием числа ^-электронов центрального атома увеличивается нуклеофильность амидолиган-да из-за конкуренции неподеленной пары атома азота с ^-электронами металла. Во-вторых, наличие ароматических заместителей в амидолиганде приводит к снижению реакционной способности за счет уменьшения его нуклеофильности. В-тре-

тьих, внедрение происходит быстрее для ароматических изоцианатов, поскольку более сильные электронно-акцепторные свойства группы Я'' повышают электрофильность изоцианатного атома углерода. Так, дифениламидный комплекс [Яе(ЫРЬ2)(СО)3(В1ру)] не реагирует с ЯЫСО (Я = Ег, трет-Ви, РЬ) даже при продолжительном кипячении [13], в то время как его метилфе-ниламидный аналог [Яе{М(Ме)РЬ}(СО)3(В1ру)] охотно присоединяет п-То1-ЫСО.

При взаимодействии амидоимидокомплексов переходных металлов группы У1Б общей формулах [М(М-трет-Ви)2(МНЯ)2] (М = Мо, Я = трет-Ви; М = Сг, Я = С6Н3С12-2,6) с избытком трет-бу-тилизоцианата происходит селективное внедрение гетерокумулена по одинарным связям М-Ы с образованием двух хелатных М,О-уреатолигандов (VII) [14]:

Bu' NBu'Bu' /Nj

RHNC^ ^M^ ^CNHR O^ || O NBu' (VII)

Предположение о N^-координации образовавшихся при внедрении лигандов (наличие в ИК-спектрах комплекса VII полосы в области 1550—1540 см-1, характерной для координирова-ной карбонильной группы) подтверждено также данными РСА для производного молибдена.

При наличии в комплексах связей M-O и M-N внедрение гетерокумуленов более охотно происходит по связи, содержащей более нуклеофиль-ный гетероатом. Так, при взаимодействии [Cp*W(NRH)(0R)(N0)] (R=трет-Bu) с «-Tol-NCO образуются, судя по данным ЯМР 1Н, два продукта внедрения — по связи W-N (VIII) и W-O (IX) в соотношении 8 : 1 [15]:

HRN

Cp*

„W-

n-Tol-NCO

NO

OR

RO'

Cp

"wn

NO A-Tol

CNHR

+

(VIII)

^W^COR RHN i N NO I и-lol

(IX)

Присутствие в ИК-спектрах продуктов внедрения VIII и IX интенсивной полосы в области 1556—1538 см-1 свидетельствует об их хелатном строении.

При взаимодействии бензо- и 4-метил-бензо-нитрила с амидами металлов группы ГУБ внедрение нитрила происходит по всем четырем связям M-N, на что указывает наличие полосы v(C=N) (1558-1590 см-1) в ИК-спектрах продуктов внедрения (X), а также их масс-спектрометрические параметры [16]:

[M(NMe2)4] -RCN Mi-N

,C-NMe

R

[M(NMe2)5]

MeCN

(X)

М = Т1, 7г, Щ Я = С6Н5, 4-Ме-С6Н4

Примечателен тот факт, что взаимодействие нитрила с амидом титана происходит только при 100°С, что контрастирует с реакционным поведением амидов циркония и гафния, внедрение которых протекает экзотермически уже при комнатной температуре.

В отличие от амидов металлов группы ГУБ, мультиплетность внедрения нитрилов в пента-амиды ЫЬ и Та (см. соединения XI) [17] определяется соотношением компонентов и происходит лишь при кипячении реакционной смеси:

— [М{Ы=С(Ме)-ММе2}х(ЫМе)5 - х] (XI)

М = ЫЬ, Та; х = 1-5

В ИК-спектрах XI присутствует полоса поглощения в области 1577-1587 см-1, характерная для валентных колебаний группы М^С^Ы амиди-натного лиганда с делокализованной двойной связью.

Это предположение подтверждено результатами РСА ацетонитрильного и п-фторобензонит-рильного производных амидокарборанового комплекса тантала (XII) [18].

RCN

Me2N \ 2 2 NMe2

R N

I

NMe2

\

T- NMe2

N *

W R

/ NMe2

R (XII) R = Me, n-F-C6H4

4

Среднее значение длин связей Та—М в этих соединениях составляет ~1.90 А, занимая промежуточное положение между длиной типичных амид-ных (Та-МЯ2, dср = 1.99 А) и имидных (Та-МЯ, dср = 1.79 А) связей.

В сочетании с планарностью остова амидинат-ного лиганда и повышенной кратностью связи С—ММе2, полученные в работе результаты позволяют рассматривать строение этого лиганда как равновесную структуру между двумя крайними резонансными формами (амидной и имидной) с делокализацией связей внутри группировки Та—М—С—№

Me \

Me

Ta^=N=C \

N—Me /

Me

Ta=N—C \

N—Me

Me

Более короткие связи Ta—N (~1.86 Ä) имеет продукт замещения одного из амидинатных лигандов на хлорид-анион в производно

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком