Articolo metodologico

Preparazione e reattività di un Triphosphenium Bromuro di sale: una fonte conveniente e stabile di fosforo (I)

DOI:

10.3791/55021

⸱

22 novembre 2016

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

In questo articolo

Sommario

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La sintesi di un sale di bromuro di trifosfenio è descritta e il suo uso come agente di trasferimento P+ è delineato da reazioni con un carbene N-eterociclico e una bifosfina anionica, producendo rispettivamente un catione P(I) stabilizzato con NHC e un P(I) contenente zwitterion, rispettivamente.

Abstract

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Presentiamo qui la sintesi ottimizzata di un sale triphosphenium bromuro. Oltre ad essere un reagente di metatesi versatile, questo composto low-valente-contenente fosforo insolitamente stabile agisce come un utile agente di trasferimento P +. A differenza dei metodi tradizionali impiegati per accedere a bassa coordinate specie fosforo che di solito richiedono precursori piroforiche contenenti fosforo (fosforo bianco, Tris (trimetilsilil) fosfina, ecc), o agenti riducenti aggressivi (metalli alcalini, grafite potassio, ecc), la corrente approccio non comporta reagenti piroforici o esplosivi e può essere fatto su larga scala (> 20 g) in ottime rese da studenti universitari con una formazione sintetico privo di aria di base. Lo ione contatore bromuro è facilmente scambiato con altri anioni quali tetrafenil borato (qui descritto) utilizzando reagenti tipici sale metatesi di ottenere materiali con proprietà e reattività desiderate. La versatilità di questo P + trasferimento diPPROCCIO è esemplificata dalle reazioni di questi precursori triphosphenium con un carbene N-eterociclico e un bisphosphine anionico, ciascuna delle quali facilmente spostare il bisphosphine neutro per dare un fosforo (I) catione NHC stabilizzato e fosforo (I) contenente zwitterion rispettivamente .

Introduzione

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La chimica degli elementi dei gruppi principali in insolitamente bassi di ossidazione o di valenza Uniti è stata una zona di notevole interesse nel corso degli ultimi due decenni. 1 A parte l'interesse fondamentale derivante dal loro legame e la struttura unica, tali composti spesso mostrano reattività che sono molto diversi da quelli delle loro controparti più tipici stato di ossidazione. In questo senso, essi offrono un potenziale significativo come reagenti per la costruzione di altri principali gruppi elementi contenente materiali complessi.

Una classe punto di riferimento di basso-valente fosforo contenenti molecole sono cationi "triphosphenium" che sono stati segnalati dai Schmidpeter nel 1980. 2 Questi ioni dispongono di un dicoordinate di fosforo (I) agli ioni di legatura da due sostituenti phosphonio, con le varianti più stabili costruiti da un . chelante quadro 3,4 il nostro gruppo ha ottimizzato le sintesi di sali di alogenuro triphosphenium 5-7 e hahanno dimostrato che questi composti stabili sono versatili trasferitori P + che sono utili per la sintesi controllata di fosforo (I) oligomeri -aventi, 8 zwitterione, 9 e coloranti cianinici phosphamethine. 10,11 Mentre le sintesi originali di tali composti comprendono spesso fosforo pericolose -contenente reagenti e / o altamente condizioni riducenti, il percorso controllato presentiamo è sicuro, P-atomo efficiente e conveniente. I risultati del metodo di materiali di alta purezza, che possono essere utilizzati come coloranti, leganti per complessi di metalli di transizione e precursori per più specie contenenti fosforo complesse.

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Protocollo

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NOTA: Solventi deuterati sono stati essiccati in base alla procedura di letteratura quando necessario, e di tutti gli altri solventi sono stati essiccati su una serie di colonne Grubbs' di tipo 12 e degasate prima dell'uso. Potassio 1,2,4-tris (diphenylphosphino) ciclopentadiene [K] [(Ph 2 P) 3 C 5 H 2] e la N-eterociclico carbene 1,3,4,5-tetramethylimidazole-2-ilidene (Me Me NHC ) sono stati sintetizzati secondo le procedure letteratura e quest'ultima è stata sublimata prima dell'uso. 9,13 Cyclohexene viene anidrificata su CaH 2, distillata e degassata prima dell'uso. Acetonitrile-d 3 (CD 3 CN) e diclorometano-d 2 (CD 2 Cl 2) sono stati essiccato su pentossido di fosforo e degassata prima dell'uso. La terra di diatomee è stato essiccato in stufa a 150 ° C durante la notte prima dell'uso. Tutti gli altri reagenti sono stati utilizzati come ricevuti.

1. Sintesi di [dppeP] [Br]

  1. Dissolve 1,00 g di 1,2-bis (difenilfosfino) etano (dppe) in circa 40 ml di anidra, degassata diclorometano (DCM) in un pallone da 250 ml Schlenk, sotto gas inerte, dotato di un setto di gomma.
  2. Con siringa o cannula, aggiungere 2,53 ml di secca, degasato, cicloesene al pallone Schlenk contenente la soluzione di agitazione dppe.
  3. A questa soluzione, aggiungere 0,26 ml di PBr 3 tramite siringa, goccia a goccia con agitazione vigorosa. La soluzione dovrebbe diventare immediatamente precipitato giallo, pallido e bianco dopo agitazione la soluzione per 20 minuti. Lasciare che la reazione a mescolare per diverse ore o durante la notte.
  4. Dopo agitazione per alcune ore o durante la notte, filtrata la miscela di reazione attraverso un pallone sinterizzato sormontato da una presa di terra di diatomee spessore di un pollice per rimuovere il precipitato.
  5. Raccogliere la soluzione risultante e rimuovere il DCM sotto vuoto su una linea Schlenk.
  6. Per l'olio risultante, aggiungere circa 75 ml di tetraidrofurano (THF), mentre stirring vigorosamente (o sonicazione) per precipitare il prodotto come solido bianco.
  7. Subito dopo le forma un precipitato bianco, la raccolta tramite filtrazione con un pallone sinterizzato in atmosfera inerte. Raccogliere il solido immediatamente, e non lasciare la sospensione a mescolare per più di 30 min.
  8. Una volta raccolte, sciogliere una piccola quantità di [dppeP] [Br] nel CD 2 Cl 2 o CDCl 3 per ottenere 31 P, 1 H e 13 C NMR per confermare la purezza. [dppeP] [Br] possono essere conservati a tempo indeterminato in atmosfera inerte, o per diverse settimane sul banco. 6

2. Sintesi di [dppeP] [IPB 4]

  1. Sciogliere 0,5 g di [dppeP] sale [Br] in 5 ml di DCM, in un pallone Schlenk. Agitare la soluzione sotto azoto. Quindi, aggiungere 0,35 g di tetrafenilborato di sodio in 5 ml di THF.
  2. Lasciare che la soluzione a mescolare per diverse ore o durante la notte, fino a quando una multa forma un precipitato.
  3. Centrifugare le suspension per eliminare il precipitato (KBr) e rimuovere il solvente a pressione ridotta per dare [dppeP] [BPH 4] come una polvere bianca.

3. Sintesi di [Me NHC Me 2 P] [IPB 4]

  1. Caricare un pallone da 100 ml Schlenk con 0,200 g di Me NHC Io e un ancoretta in atmosfera inerte.
  2. Caricare un pallone a fondo rotondo da 100 ml con 0.603 g di [dppeP] [4 IPB] in atmosfera inerte.
  3. Cannula 20 ml di THF al pallone Schlenk contenente 0,200 g di Me Me NHC e iniziare agitazione magnetica.
  4. Cannula 20 ml di THF ai 100 ml pallone a fondo tondo con 0,603 g di [dppeP] [4 IPB] e mescolare fino a scioglimento.
  5. Cannula trasferire la soluzione di [dppeP] [IPB 4] in THF alla soluzione agitazione di Me Me NHC in THF e consentire la soluzione gialla a mescolare per 1 ora.
  6. Concentrare le s gialloolution ad un terzo del volume originale (13 ml) sotto pressione ridotta.
  7. Aggiungere dietiletere (Et 2 O) (40 ml) alla soluzione concentrata agitazione per avviare precipitazione del prodotto giallo e consentire la sospensione risultante a mescolare per 20 min.
  8. Inserire una fritta sigillato montato collegato a un pallone da 100 ml Schlenk sulla linea Schlenk e creare un'atmosfera inerte evacuando la beuta usando il vuoto e riempire il matraccio con azoto dalla linea Schleck. Evacuare per 5 minuti e riempire con azoto per 3 volte per assicurare un'atmosfera inerte.
  9. Cannula trasferire la sospensione Et 2 O nell'apparecchio e filtrare il precipitato.
  10. Lavare il precipitato con 10 ml di Et 2 O tre volte e lasciare il precipitato asciugare sotto pressione ridotta per 2 ore.
  11. Opzionali) permettono il filtrato e lavaggi ad evaporare lentamente sotto azoto per ricristallizzare PDPE. Lavare i cristalli con una minima quantità di esano, secca, e raccogliere ilcristalli per il riutilizzo.

4. Sintesi di (Ph 2 P) C 5 H 2 (Ph 2 P) 2 P

  1. Per un 150 ml pallone Schlenk contenente 0.484g [dppeP] [Br] in atmosfera inerte, aggiungere 40 ml di secca, degassato THF.
  2. Posizionare il Schlenk in un bagno di ghiaccio secco / acetone per raffreddare la sospensione a -78 ° C.
  3. Cannula trasferire una soluzione THF di 0.625g [K] [(Ph 2 P) 3 C 5 H 2] in un pallone a fondo tondo, al flash Schlenk contenente [dppeP] [Br].
  4. Quando l'aggiunta è completa, rimuovere il pallone Schlenk dal bagno di acetone e lasciarla riscaldare a temperatura ambiente. Dopo agitazione per 2 ore, la soluzione sarà giallo chiaro con un precipitato bianco presente.
  5. Trasferire la sospensione in un filtro poroso privo di aria dotato di un pallone da 150 ml Schlenk, per rimuovere il precipitato bianco (KBr).
  6. Raccogliere la soluzione gialla e rimuovere il THF sotto vuoto.
  7. Aggiungere un 80:20miscela di secco e degasato dietiletere: pentano l'olio risultante e lasciare agitare per 20 min.
  8. Raccogliere il prodotto (Ph 2 P) C 5 H 2 (Ph 2 P) 2 P come un precipitato giallo pallido filtrando la sospensione attraverso una, pallone sinterizzato privo di aria. La soluzione rimanente etere / pentano contiene l'impurità dppe e può essere scartata o il solvente può essere rimosso sotto vuoto ed il dppe raccolti per ulteriore uso.

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Risultati

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Un sale stabile ([dppeP] [Br]) contenente una sorgente a bassa valente fosforo (I) può essere sintetizzato facilmente con l'aggiunta di PBr 3 a diphenylphosphinoethane (dppe) in presenza di un eccesso di cicloesene (Figura 1) 6.

Al lavoro della reazione, 31 spettri P NMR mostrano la presenza di un segnale tripletta che è significativamente schermato a -220 ppm, e un segnale doppietto a 50 ppm. Forte accoppiame...

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Discussione

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Strutture cristalline e NMR multi-nucleare (31 P, 1 H e 13 C) sono stati ottenuti per tutti i prodotti segnalati per confermare la connettività. Elettrospray ionizzazione spettrometria di massa è stata utilizzata per confermare la presenza di cationi e analisi elementare è stata utilizzata per confermare la purezza specifica dei campioni.

E 'indispensabile che tutte le reazioni sono fatte in un ambiente asciutto e privo di aria per garantire che nessun im...

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Gli autori ringraziano il Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) del Canada e la Canada Foundation for Innovation (CFI) per il finanziamento e il sostegno alle borse di studio.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
bis(difenil)fosfino etano (dppe)Strem1663-45-298% Conservato in scatola con guanti, usato così com'è.
Diclorometano anidro (DCM)Sigma Aldrich270997Purificato attraverso un sistema di purificazione a solvente, o metodi standard
Cicloesene anidroSigma Aldrich29240Essiccato su idruro di calcio e distillato.
Tribromuro di fosforo (PBr3)Sigma Aldrich15778399% Conservato in glove box, usato così com'è. Sensibile all'aria.
Qualsiasi tetraidrofurano (THF)Sigma Aldrich401757Purificato attraverso un sistema di purificazione a solvente, o metodi standard
Cloruro di metilene-D2 (CD2Cl2)Sigma AldrichDLM-23-25Essiccato su anidride fosforica, trasferito sotto vuoto o distillato
AcetonitrileAlfa Aesar5/8/1975Conservato in guanto scatola, usata così com'è
Tetrafenilborato di sodioSigma AldrichT25402Conservato in scatola a guanti, usato come è
Etere dietilico aniidroSigma Aldrich673811Purificato attraverso un sistema di purificazione a solvente, o metodi standard
Pentano anidroSigma Aldrich236705Purificato attraverso un sistema di purificazione a solvente, o metodi standard

Riferimenti

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  1. Macdonald, C. L. B., Ellis, B. D., Swidan, A. Low-Oxidation-State Main Group Compounds. Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. , (2011).
  2. Coffer (née Monks), P. K., Dillon, K. B. Cyclic triphosphenium ions and related species. Coord. Chem. Rev. 257 (5-6), 910-923 (2013).
  3. Schmidpeter, A., Lochschmidt, S. New Products from PCl3, P(NMe2)3, and AlCl3. Angew. Chem. Internat. Ed. in Engl. 25 (3), 253-254 (1986).
  4. Schmidpeter, A., Lochschmidt, S., Karaghiosoff, K., Sheldrickb, W. S. Triphosphane-l,3-di-ium Ions. J. Chem. Soc. Chem. Commun. , 1447-1448 (1985).
  5. Ellis, B. D., Carlesimo, M., Macdonald, C. L. B. Stabilised phosphorus(I) and arsenic(I) iodide: readily-synthesised reagents for low oxidation state main group chemistry. Chem. Commun. 15 (15), 1946-1947 (2003).
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Catione del fosforo Isintesi in assenza di ariametatesi dei saliNMR del P 31linea Schlenkcarbene N eterociclicoformazione di zwitterionescambio di tetrafenilboratodifenilfosfinoetano

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