Article de méthode

Préparation et réactivité d'un Triphosphenium Bromure Sel: une source pratique et stable de phosphore (I)

DOI :

10.3791/55021

⸱

22 novembre 2016

 ,  ,  , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of Windsor

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La synthèse d’un sel de bromure de triphosphénium est décrite et son utilisation en tant qu’agent de transfert P+ est décrite par des réactions avec un carbène N-hétérocyclique et une bisphosphine anionique, produisant respectivement un cation P(I) stabilisé par NHC et un P(I) contenant du zwitterion.

Résumé

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Nous présentons ici la synthèse optimale d'un sel de bromure de triphosphenium. En plus d'être un réactif de métathèse polyvalent, ce composé à faible teneur en phosphore de valence contenant exceptionnellement stable agit en tant qu'agent de transfert utile P +. Contrairement aux méthodes traditionnelles utilisées pour accéder à faible coordonner les espèces de phosphore qui nécessitent habituellement des précurseurs pyrophoriques contenant du phosphore (phosphore blanc, le tris (triméthylsilyl) phosphine, etc.) ou des agents réducteurs rigides (métaux alcalins, le graphite de potassium, etc.), le courant approche ne comporte pas de réactifs pyrophoriques ou explosifs et peut se faire sur de grandes échelles (> 20 g) dans d'excellents rendements en premier cycle avec la formation synthétique exempt d'air de base. Le bromure de contre-ion est facilement échangé avec d'autres anions tels que le tétraphényl borate (décrit ici) en utilisant des réactifs typiques de métathèse de sel pour obtenir des matériaux ayant des propriétés et des réactivités souhaités. La polyvalence de ce P + transfert d' unPPROCHE est illustré par les réactions de ces précurseurs de triphosphenium avec un carbène N-hétérocyclique et d'une bisphosphine anionique, dont chacun aisément déplacer la bisphosphine neutre pour donner un phosphore (I) cation NHC stabilisé et un phosphore (I) contenant un zwitterion, respectivement .

Introduction

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La chimie des éléments des groupes principaux dans les états d'oxydation ou de valence anormalement bas a été un domaine d'intérêt significatif au cours des deux dernières décennies. 1 Outre l'intérêt fondamental découlant de leur liaison unique et la structure, ces composés présentent souvent des réactivités qui sont très différents de ceux de leurs homologues plus typiques de l'état d'oxydation. En ce sens, ils offrent un potentiel important en tant que réactifs pour construire matériaux principaux groupes d'éléments contenant plus complexes.

Une classe de point de repère de faible valence du phosphore contenant des molécules sont des cations de «triphosphenium» qui ont été rapportées par Schmidpeter dans les années 1980. 2 Ces ions comportent un dicoordinate phosphore (I) ion ligaturé par deux substituants phosphonio, avec les variantes plus stables construites à partir d' un . chélateur cadre 3,4 Notre groupe a optimisé les synthèses des sels d'halogénures de triphosphenium 5-7 et aont démontré que ces composés stables sont polyvalents , des agents de transfert P + qui sont utiles pour la synthèse contrôlée de phosphore (I) des oligomères contenant, 8 zwitterions, 9 et phosphamethine colorants cyanines 10,11 . Bien que les synthèses originales de ces composés comportent souvent phosphore dangereux contenant des réactifs et / ou fortement des conditions réductrices, la route contrôlée, nous présentons est sûr, P-atome efficace et pratique. Les résultats de la méthode des matériaux de haute pureté qui peuvent être utilisés comme colorants, des ligands pour des complexes et des précurseurs des espèces contenant du phosphore les plus complexes des métaux de transition.

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Protocole

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REMARQUE: Les solvants deutérés ont été séchés selon la procédure de la littérature si nécessaire, et tous les autres solvants ont été séchés sur une série de colonnes Grubbs' de type 12 et dégazée avant utilisation. Potassium 1,2,4-tris (diphénylphosphino) cyclopentadiène [K] [(Ph 2 P) 3 C 5 H 2] et le carbène 1,3,4,5-tetramethylimidazole-2-ylidène N-hétérocyclique (Me Me NHC ) ont été synthétisés selon les procédures de la littérature , et ce dernier a été sublimé avant l'utilisation. 9,13 cyclohexène a été séché sur CaH2, distillé et dégazé avant utilisation. Acétonitrile-d3 (CD 3 CN) et de dichlorométhane-d2 (CD 2 Cl 2) , on a séché sur pentoxyde de phosphore et dégazée avant utilisation. La terre de diatomées a été séché dans un four à 150 ° C pendant une nuit avant utilisation. Tous les autres réactifs ont été utilisés tels que reçus.

1. Synthèse de [dppeP] [Br]

  1. réissolve 1,00 g de 1,2-bis (diphénylphosphino) éthane (DPPE) dans environ 40 ml d'anhydre, on dégaze le dichlorométhane (DCM) dans un ballon de Schlenk de 250 ml, sous gaz inerte, équipé d'une cloison en caoutchouc.
  2. Par une seringue ou une canule de transfert, ajouter 2,53 ml de sec, dégazé, le cyclohexène dans le ballon de Schlenk contenant la solution d'agitation de DPPE.
  3. A cette solution, ajouter 0,26 ml de PBr 3 par l' intermédiaire d'une seringue, goutte à goutte sous agitation vigoureuse. La solution doit immédiatement tourner les formes jaunes et blanches pâles précipité après agitation de la solution pendant 20 min. Laisser la réaction se mélanger pendant plusieurs heures ou jusqu'au lendemain.
  4. Après avoir agité pendant plusieurs heures ou toute la nuit, filtrer le mélange réactionnel à travers un ballon fritte surmonté d'un bouchon de terre de diatomées un pouce d'épaisseur pour éliminer le précipité.
  5. Recueillir la solution résultante et retirer le DCM sous vide sur une ligne Schlenk.
  6. A l'huile résultante, ajouter environ 75 ml de tétrahydrofuranne (THF), tandis que rIrring vigoureusement (ou sonication) pour précipiter le produit sous forme d'un solide blanc.
  7. Immédiatement après la formation d'un précipité blanc, le recueillir par filtration avec un ballon fritte sous une atmosphère inerte. Recueillir le solide immédiatement, et ne pas laisser la suspension sous agitation pendant plus de 30 min.
  8. Une fois collectés, dissoudre une petite quantité de [dppeP] [Br] dans le CD 2 Cl 2 ou CDCl 3 pour obtenir 31 P, 1 H et 13 C RMN pour confirmer la pureté. [dppeP] [Br] peut être stocké indéfiniment dans une atmosphère inerte, ou pendant plusieurs semaines sur la paillasse. 6

2. Synthèse de la [dppeP] [BPh 4]

  1. Dissoudre 0,5 g de [dppeP] [Br] de sel dans 5 ml de DCM, dans un ballon de Schlenk. Agiter la solution sous azote gazeux. Ensuite, ajouter 0,35 g de tétraphénylborate de sodium dans 5 ml de THF.
  2. Laisser la solution sous agitation pendant plusieurs heures ou toute la nuit, jusqu'à ce qu'une fine forme un précipité.
  3. Centrifuger le sUSPENSION pour éliminer le précipité (KBr) et éliminer le solvant sous pression réduite pour donner du [dppeP] [BPh 4] sous forme de poudre blanche.

3. Synthèse de [Me NHC Me 2 P] [BPh 4]

  1. Charger un ballon de Schlenk de 100 ml avec 0,200 g de Me NHC Me et une barre d'agitation sous atmosphère inerte.
  2. Charger un ballon rond de fond de 100 ml avec 0,603 g de [dppeP] [BPh 4] sous une atmosphère inerte.
  3. Transfert de Canule 20 ml de THF à la fiole de Schlenk contenant 0,200 g de Me NHC Me et commencer agitation magnétique.
  4. Transfert de Canule 20 ml de THF à 100 ml de ballon à fond rond avec 0,603 g de [dppeP] [BPh 4] et remuer jusqu'à dissolution.
  5. Canule transférer la solution de [dppeP] [BPh 4] dans le THF à la solution d'agitation de Me NHC Me dans le THF et laisser la solution jaune sous agitation pendant 1 h.
  6. Concentrer les s jaunesolution à un tiers du volume d'origine (13 ml) sous pression réduite.
  7. Ajouter de l' éther diéthylique (Et2Û) (40 ml) à la solution concentrée sous agitation pour amorcer la précipitation du produit jaune et laisser la suspension résultante sous agitation pendant 20 min.
  8. Placer une fritte étanche équipé attaché à un ballon de Schlenk de 100 ml sur le tube de Schlenk et créer une atmosphère inerte en faisant le vide dans le ballon en utilisant le vide et le remplissage du ballon avec de l'azote à partir de la ligne Schleck. Evacuer pendant 5 min et remplir avec de l'azote 3 fois pour assurer une atmosphère inerte.
  9. Canule transférer la suspension O Et 2 dans le dispositif et filtrer le précipité.
  10. Laver le précipité avec 10 ml d'Et2O trois fois et laisser sécher le précipité sous pression réduite pendant 2 heures.
  11. Facultatif) Laisser le filtrat et les lavages à évaporer lentement sous azote à recristalliser dppe. Laver les cristaux avec une quantité minimale d'hexanes, sec, et de recueillir lescristaux pour la réutilisation.

4. Synthèse du (Ph 2 P) , C 5 H 2 (Ph 2 P) 2 P

  1. Pour un 150 ml de Schlenk flacon contenant 0.484g [dppeP] [Br] dans une atmosphère inerte, ajouter 40 ml de sec, dégazé THF.
  2. Placez le Schlenk dans un bain de glace sèche / acétone pour refroidir la suspension à -78 ° C.
  3. Canule transférer une solution dans le THF de 0.625g [K] [(Ph 2 P) 3 C 5 H 2] dans un ballon à fond rond, au flash Schlenk contenant [dppeP] [Br].
  4. Lorsque l'addition est terminée, retirer le flacon de Schlenk du bain d'acétone et on laisse réchauffer à la température ambiante. Après agitation pendant 2 heures, la solution sera jaune clair avec un précipité blanc présente.
  5. Transférer la suspension dans un filtre fritte exempt d'air équipé d'un ballon de Schlenk de 150 ml, pour éliminer le précipité blanc (KBr).
  6. Recueillir la solution jaune et éliminer le THF sous vide.
  7. Ajoutez un 80:20mélange d'éther éthylique sec et dégazé pentane à l'huile obtenue et laisser agiter pendant 20 min.
  8. Récupérer le produit (Ph 2 P) C 5 H 2 (Ph 2 P) 2 P comme un précipité jaune pâle en filtrant la suspension à travers, un flacon fritte sans air. La solution d'éther / pentane restante contient l'impureté DPPE et peut être mis au rebut ou le solvant peut être éliminé sous vide et le DPPE ont été recueillies pour une utilisation ultérieure.

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Résultats

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Un sel stable ([dppeP] [Br]) contenant un phosphore à faible valence (I) , la source peut être facilement synthétisé par l'addition de PBr3 à diphénylphosphinoéthane (DPPE) , en présence d' un excès de cyclohexène (figure 1) 6.

Lors de travaux de la réaction, 31 spectres P RMN montrent la présence d'un signal de triplet qui est sensiblement blindé à -220 ppm, et un signal de doublet à 50 ppm. Couplage fort ent...

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Discussion

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Les structures cristallines et RMN multi nucléaire (31 P, 1 H et 13 C) ont été obtenues pour l' ensemble des produits présentés pour confirmer la connectivité. Electrospray ionisation par spectrométrie de masse a été utilisée pour confirmer la présence des cations et l'analyse élémentaire a été utilisé pour confirmer la pureté analytique des échantillons.

Il est impératif que toutes les réactions sont effectuées dans un environnement sec et exempt d&#...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

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Les auteurs remercient le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI) pour le financement et les bourses d’études.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
bis(diphényl)phosphino éthane (dppe)Strem1663-45-298 % Stocké dans une boîte gantée, utilisé tel quel.  ;
Dichlorométhane anhydre (DCM)Sigma Aldrich270997Purifié par un système de purification par solvant ou des méthodes standard
Anhydre CyclohexeneSigma Aldrich29240Séché sur hydrure de calcium et distillé.
Tribromure de phosphore (PBr3)Sigma Aldrich15778399 % Stocké dans une boîte à gants, utilisé tel quel. Sensible à l’air.
Tétrahydrofurane anyhydre (THF)Sigma Aldrich401757purifié par un système de purification par solvant ou par des méthodes standard
Chlorure de méthylène-D2 (CD2Cl2)Sigma AldrichDLM-23-25Séché sur du pentoxyde de phosphore, transféré sous vide ou distillé
AcétonitrileAlfa Aesar08/05/1975Stocké dans un gant boîte, utilisée telle quelle
Tétraphénylborate de sodiumSigma AldrichT25402Stocké dans une boîte à gants, utilisé tel quel
Éther diéthylique anyhydre  ;Sigma Aldrich673811Purifié par un système de purification par solvant, ou méthodes standard
Pentane anhydreSigma Aldrich236705Purifié par un système de purification par solvant, ou méthodes standard

Références

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Mots-clés

Cation phosphore Isynth se en atmosph re inertem tath se de selsRMN du P 31rampe Schlenkcarb ne N h t rocycliqueformation de zwitterionchange de t traph nylboratediph nylphosphino thane

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