Ikatan Rangkap Logam-Karbon

Ikatan rangkap dua dan rangkap tiga logam-karbon dalam kompleks karbena dan karbina berkisar dari jenis Fischer elektrofilik hingga Schrock nukleofilik dan menyediakan spesies aktif dari metatesis olefin.

Definition

Ikatan rangkap logam-karbon adalah ikatan rangkap dua dalam kompleks karbena (alkilidena) dan ikatan rangkap tiga dalam kompleks karbina (alkilidina), yang dicirikan oleh interaksi pi logam-karbon yang membedakannya dari ikatan tunggal logam-alkil biasa.

Scope

Topik ini mencakup kompleks yang mengandung ikatan rangkap logam-karbon: ikatan, reaktivitas, dan kontras antara karbena Fischer (bervalensi rendah, elektrofilik) dan Schrock (bervalensi tinggi, nukleofilik) (alkilidena); kompleks karbina logam (alkilidina); dan peran alkilidena logam sebagai katalis untuk metatesis olefin. Topik ini memperlakukan spesies-spesies ini sebagai kelas ligan yang berbeda dalam kimia organologam, menyerahkan siklus katalitik umum ke katalisis organologam.

Core questions

• Bagaimana ikatan dalam kompleks karbena berbeda dari ikatan tunggal logam-alkil?
• Apa yang membedakan karbena Fischer dari Schrock dalam struktur dan reaktivitas?
• Bagaimana alkilidena logam mengkatalisis metatesis olefin?
• Apa itu kompleks karbina dan bagaimana mereka berikatan?

Key concepts

• Karbena logam (alkilidena)
• Karbena Fischer dan Schrock
• Karbina logam (alkilidina)
• Intermediet metalasiklobutana
• Metatesis olefin
• Karbena N-heterosiklik

Key theories

Karbena Fischer versus Schrock

Karbena Fischer bervalensi rendah, distabilkan heteroatom, dan elektrofilik pada karbon, sedangkan karbena Schrock (alkilidena) bervalensi tinggi, tidak memiliki substituen donor-pi, dan nukleofilik pada karbon, mencerminkan polaritas logam-karbon yang berlawanan.

Metatesis olefin oleh alkilidena logam

Alkilidena logam menginterkonversi alkena dengan secara reversibel membentuk dan memutus intermediet metalasiklobutana, mekanisme Chauvin yang mendasari metatesis olefin katalitik.

Kompleks karbina

Kompleks karbina logam (alkilidina) mengandung ikatan rangkap tiga logam-karbon formal dan memperluas kimia karbena ke orde ikatan yang lebih tinggi, dengan varian tipe Fischer dan Schrock mereka sendiri serta kimia metatesis.

Mechanisms

Dalam metatesis olefin, alkilidena logam bereaksi dengan alkena membentuk metalasiklobutana beranggota empat yang terfragmentasi dalam arah alternatif, mempertukarkan pasangan alkilidena dan dengan demikian mengacak substituen alkena.

Clinical relevance

Ikatan rangkap logam-karbon memungkinkan metatesis olefin, yang diakui oleh Hadiah Nobel 2005, yang digunakan untuk membuat farmasi, polimer, dan bahan kimia murni, dan karbena N-heterosiklik berfungsi sebagai ligan pendukung yang kuat di seluruh katalisis.

History

Fischer menyiapkan kompleks karbena stabil pertama pada tahun 1964, dan Schrock kemudian mengkarakterisasi alkilidena bervalensi tinggi yang kontras. Mekanisme metalasiklobutana Chauvin menjelaskan metatesis olefin, dan pengembangan katalis metatesis yang terdefinisi dengan baik oleh Schrock dan Grubbs membuat ketiganya mendapatkan Hadiah Nobel 2005.

Key figures

• Ernst Otto Fischer
• Richard Schrock
• Yves Chauvin
• Robert Grubbs

Seminal works

• fischer1964
• crabtree2014
• hartwig2010

Frequently asked questions

Apa perbedaan utama antara karbena Fischer dan Schrock?

Karbena Fischer terjadi dengan logam bervalensi rendah, kaya elektron dan substituen heteroatom serta bersifat elektrofilik pada karbon karbena, sedangkan karbena Schrock terjadi dengan logam bervalensi tinggi, miskin elektron yang tidak memiliki stabilisasi tersebut dan bersifat nukleofilik pada karbon.

Bagaimana karbena logam mengkatalisis metatesis olefin?

Karbena beradisi melintasi alkena untuk menghasilkan cincin metalasiklobutana; cincin ini dapat terurai ke arah lain, melepaskan alkena baru dan karbena baru, sehingga pengulangan siklus ini mempertukarkan substituen pada alkena.