Vor mehr als einem halben Jahrhundert Wanzlick berichtet wohl die ersten Versuche zur Synthese von N-heterozyklische Carbene1,2,3. Jedoch anstatt der freien Carbene zu isolieren, gelang es ihm nur bei der Charakterisierung ihrer Dimere. Diese Beobachtung veranlasste ihn dazu, vorschlagen, ein Gleichgewicht zwischen der Olefin-Dimer und die jeweiligen kostenlosen Carbene, die jetzt allgemein als "Wanzlick Gleichgewicht" bezeichnet wird (Abbildung 1, ich.) 4 , 5 , 6. später wurde argumentiert, dass die Dimerisierung von freien Carbene und natürlich ebenso die umgekehrte Reaktion (d. h. die Dissoziation der zugehörigen Olefin-Dimere), ist katalysiert durch Protonen7,8,9 ,10,11,12. Es dauerte weitere 30 Jahre bis die ersten "bottleable" Carben, die nicht bei Raumtemperatur Dimere, von Bertrand13,14gemeldet wurde. Vor allem N-heterozyklische Carbene (NHC; Imidazolin-2-Ylidenes) wurde der Gegenstand intensiver Forschung, nachdem Arduengo eine stabile kristalline NHC, 1,3-Diadamantyl-Imidazolin-2-Ylidene-15berichtet hatte. Die überraschende Stabilität dieses Carben wurde zuerst durch eine Kombination von sterische Effekte aufgrund der sperrigen Adamantyl Substituenten rationalisiert sowie elektronische Auswirkungen im Zusammenhang mit der aromatischen N- Heterocycle. Aber es zeigte sich später in einer eleganten Studie von Murphy, dass sogar "Monomere" 1,3-Dimethyl-Imidazolin-2-Ylidene-16 (d. h. der freien Carben abgeleitet von N,N- Dimethylimidazolium Salze) mit sehr kleinen Methyl-Substituenten ist stabiler als seine Dimer17. Lavallo und Bertrand zeigte dagegen, dass auch die Entfernung von einem stabilisierenden Stickstoffatom, wie durch die Isolation einer zyklischen berichtet (alkyl)(amino) Carben (CAAC), kann ausgeglichen werden durch Einführung einer sperrigen 2,6-Diisopropylphenyl (Dipp) Substituenten 18.
NHC und CAACs erwies sich außerordentlich fruchtbar für die Koordinationschemie der d und p-Block-Elemente, Übergangsmetall-Katalyse oder Organokatalyse (für Themenbereiche und Bücher auf NHC, siehe19,20,21 , 22 , 23, für Bewertungen auf CAACs, siehe24,25,26,27,28, für die Synthese von CAACs, siehe18,29, 30 , 31). die beeindruckende Erfolgsgeschichte des zyklischen Carben Liganden ist hauptsächlich auf zwei Gründen32. Erstens können die elektronische und sterische Eigenschaften leicht auf die Anforderungen einer bestimmten Anwendung abgestimmt werden. Zweitens bietet die Isolation der stabile Carbene kostenlos eine bequeme Methode, um Metallkomplexe durch einfache Kombination mit Metall Vorläufer zu synthetisieren. Dementsprechend ist es wichtig, die Faktoren zu verstehen, die Steuern, ob eine freie Carben stabil bei oder unterhalb der Raumtemperatur ist oder ob es um ein Olefin bilden dimerizes. Beachten Sie, dass die abgeleiteten Elektron reichen Olefinen in der Regel33 nicht komplexe Behandlung mit Metall Vorläufer, die zumindest teilweise durch ihren stark reduzierenden Charakter ist.
Nicht nur sind kostenlose Carbene Schlüsselfiguren in der synthetischen Chemie heute. In der Tat, ihre Elektronen reichen Olefin Dimere34,35,36 (z. B. Tetraazafulvalenes bei NHC37 oder Tetrathiafulvalenes TTF38,39,40 bei 1,3-Dithiol-2-Ylidenes; Abbildung 1, II.), fanden nicht nur breite Anwendung als Reduktionsmitteln41,42,43, aber umso mehr in der organischen Elektronik.
TTF ist in der Tat die "Ziegel und Mörtel" organische Elektronik44genannt. Dies ist weitgehend auf die besonderen elektronischen Eigenschaften von Elektron reichen Olefinen – vor allem, viele davon zeigen drei stabile Redox-Status auf Oxidation, einschließlich der Open-Shell organischen radikales (Rezensionen Carben organische radikale abgeleitet, finden Sie unter:45 ,46,47, für den letzten Beiträge im Bereich der Carben stabilisiert organische radikale, siehe:48,49,50,51,52 , 53 , 54). Dementsprechend TTF ermöglicht die Herstellung von leitfähigen/halbleitenden Material je nach Bedarf für magnetische Materialien, Bio – Feldeffekt-Transistoren (OFETs), organischen Leuchtdioden (OLEDs) und molekulare Schalter oder Sensoren 55,56,57,58,59.
Hier präsentieren wir Ihnen bequeme Protokolle für die Isolierung von zwei stabile Carbene mit enormen Einfluss auf die Koordinationschemie und homogenen Katalyse (Abbildung 2), nämlich die zyklische (alkyl)(amino) Carben 1 18, und die Dimethylimidazolin-2-Ylidene NHC 2 15. Wir werden diskutieren, warum beide Carbene sind bei Raumtemperatur stabil und nicht Dimere. Wir werden dann auf Proton-Katalyse, die im Zusammenhang mit Wanzlicks Gleichgewicht und die Bildung der gemischten CAAC-NHC Heterodimer 360,61,62eingehen. Spannende elektronischen Eigenschaften von solchen Triaza-Alkenen ist verbunden mit der beeindruckenden Stabilität des damit verbundenen organischen radikalen 4 63.
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