Liên kết bội Kim loại-Carbon

Liên kết đôi và ba kim loại-carbon trong các phức chất cacben và cacbyn bao gồm từ loại Fischer ái điện tử đến loại Schrock ái nhân và cung cấp các loài hoạt động của phản ứng metathesis olefin.

Definition

Liên kết bội kim loại-carbon là liên kết đôi trong các phức chất cacben (alkylidene) và liên kết ba trong các phức chất cacbyn (alkylidyne), được đặc trưng bởi tương tác pi từ kim loại đến carbon phân biệt chúng với liên kết đơn kim loại-alkyl thông thường.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phức chất chứa liên kết bội kim loại-carbon: liên kết, khả năng phản ứng và sự tương phản giữa cacben Fischer (hóa trị thấp, ái điện tử) và cacben Schrock (hóa trị cao, ái nhân) (alkylidene); các phức chất cacbyn kim loại (alkylidyne); và vai trò của alkylidene kim loại làm chất xúc tác cho phản ứng metathesis olefin. Nó coi các loài này là một lớp phối tử riêng biệt trong hóa học cơ kim, để lại các chu trình xúc tác chung cho xúc tác cơ kim.

Core questions

• Liên kết trong các phức chất cacben khác với liên kết đơn kim loại-alkyl như thế nào?
• Điều gì phân biệt cacben Fischer với cacben Schrock về cấu trúc và khả năng phản ứng?
• Alkylidene kim loại xúc tác phản ứng metathesis olefin như thế nào?
• Phức chất cacbyn là gì và chúng liên kết như thế nào?

Key concepts

• Cacben kim loại (alkylidene)
• Cacben Fischer và Schrock
• Cacbyn kim loại (alkylidyne)
• Chất trung gian metallacyclobutane
• Metathesis olefin
• Cacben N-dị vòng

Key theories

Cacben Fischer so với Schrock

Cacben Fischer có hóa trị thấp, được ổn định bởi dị nguyên tử và ái điện tử ở carbon, trong khi cacben Schrock (alkylidene) có hóa trị cao, thiếu các nhóm thế cho pi và ái nhân ở carbon, phản ánh sự phân cực kim loại-carbon đối lập.

Metathesis olefin bằng alkylidene kim loại

Alkylidene kim loại chuyển đổi lẫn nhau các anken bằng cách hình thành và phân cắt thuận nghịch các chất trung gian metallacyclobutane, cơ chế Chauvin là nền tảng của phản ứng metathesis olefin xúc tác.

Phức chất cacbyn

Phức chất cacbyn kim loại (alkylidyne) chứa liên kết ba kim loại-carbon chính thức và mở rộng hóa học cacben sang bậc liên kết cao hơn, với các biến thể kiểu Fischer và Schrock riêng và hóa học metathesis.

Mechanisms

Trong phản ứng metathesis olefin, một alkylidene kim loại phản ứng với một anken để tạo thành một metallacyclobutane bốn cạnh phân mảnh theo hướng khác, trao đổi các đối tác alkylidene và do đó xáo trộn các nhóm thế anken.

Clinical relevance

Liên kết bội kim loại-carbon cho phép phản ứng metathesis olefin, được công nhận bởi Giải Nobel năm 2005, được sử dụng để sản xuất dược phẩm, polyme và hóa chất tinh khiết, và các cacben N-dị vòng đóng vai trò là phối tử hỗ trợ mạnh mẽ trong xúc tác.

History

Fischer đã điều chế phức chất cacben ổn định đầu tiên vào năm 1964, và Schrock sau đó đã mô tả các alkylidene hóa trị cao tương phản. Cơ chế metallacyclobutane của Chauvin đã giải thích phản ứng metathesis olefin, và sự phát triển các chất xúc tác metathesis được xác định rõ bởi Schrock và Grubbs đã mang lại cho bộ ba này Giải Nobel năm 2005.

Key figures

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

Seminal works

• fischer1964
• crabtree2014
• hartwig2010

Frequently asked questions

Sự khác biệt chính giữa cacben Fischer và Schrock là gì?

Cacben Fischer xuất hiện với các kim loại hóa trị thấp, giàu điện tử và một nhóm thế dị nguyên tử và có tính ái điện tử ở carbon cacben, trong khi cacben Schrock xuất hiện với các kim loại hóa trị cao, nghèo điện tử thiếu sự ổn định như vậy và có tính ái nhân ở carbon.

Một cacben kim loại xúc tác phản ứng metathesis olefin như thế nào?

Cacben cộng vào một anken để tạo thành một vòng metallacyclobutane; vòng này có thể phân tách theo hướng khác, giải phóng một anken mới và một cacben mới, do đó lặp lại chu trình sẽ trao đổi các nhóm thế trên các anken.