Stabilne karbeny pojawiły się jako wszechobecne odczynniki w katalizie homogenicznej1, organokatalizie2, materiałoznawstwie3,4, a ostatnio w chemii grupy głównej5-9. W kontekście tych ostatnich, stabilne karbeny zostały ostatnio wykorzystane do aktywacji i funkcjonalizacji białego fosforu (P4)5-9. Możliwość bezpośredniej konwersji P4w związki fosforoorganiczne stała się aktualnym celem badań mających na celu opracowanie "bardziej ekologicznych" metod, które pozwalają obejść stosowanie chlorowanych lub oksychlorowanych prekursorów fosforu. Pomimo ich powszechnego stosowania, przygotowanie i obchodzenie się z karbenami i związkami reaktywnymi, takimi jakP4, może być trudnym zadaniem. Z tego powodu napisaliśmy ten manuskrypt, aby zapewnić jasny i zwięzły protokół, który pozwoli chemikom syntetycznym na wszystkich poziomach umiejętności syntezować i manipulować dwoma bardzo unikalnymi stabilnymi karbenami. Dodatkowo szczegółowo opisano aktywację P4 za pomocą opisanych karbenów.
Tutaj szczegółowo opisujemy protokół syntezy dwóch pozbawionych elektronów karbonylowych karbonylowych karbenów. Wybraliśmy te karbeny, ponieważ różnią się one jedynie właściwościami elektrofilowymi, a nie parametrami sterycznymi, dzięki czemu idealnie nadają się do badania wpływu elektroniki karbenu na reaktywność. Znaczenie elektroniki karbenu w odniesieniu do reaktywności ilustrują dwa podobne związki o ogólnym wzorze karben-P2-karben, które zostały zgłoszone przez Bertranda i Robinsona5,8. Pochodna P2 Bertranda jest wspierana przez dwa cykliczne ligandy alkiloaminokarbenu (CAAC) i różni się strukturalnie, fotofizycznie i elektrochemicznie od związku Robinsona, który jest P2 fragment wspierany przez dwa N-heterocykliczne karbeny (NHC)5,8. Rzeczywiście, kompleks P2 Bertranda jest charakteryzowany jako żółte ciało stałe, które zawiera podwójne wiązania karben-fosfor w stanie stałym, podczas gdy pochodna zgłoszona przez Robinsona jest ciemnoczerwonym ciałem stałym, które zawiera wiązania celownikowe NHC→P. Ta różnica strukturalna przejawia się również elektrochemicznie, tak że związek Robinsona zawiera więcej bogatych w elektrony centrów fosforowych, które mogą ulegać odwracalnemu utlenianiu 1- lub 2-elektronowemu, w przeciwieństwie do związku Bertranda, który może ulec tylko jednemu odwracalnemu utlenianiu10.
Na podstawie badań opisanych powyżej, zainteresowaliśmy się badaniem aktywacji P4 za pomocą wysoce elektrofilowych karbenów diamido- i monoamidoaminokarbenów, aby ustalić, czy można przygotować nowe stabilizowane karbenem alotropy fosforu. Skupiliśmy się na diamidokarbenie (DAC) 1 i monoamidoaminokarbenie (MAAC) 2, które różnią się tylko odpowiednią elektrofilowością, aby zbadać, jaką rolę odgrywa elektronika karbenu w aktywacji P4. Co ciekawe, gdy stosuje się bardziej elektrofilowy przetwornik cyfrowo-analogowy, tris(fosfaalkenylo)fosfan (3) może być wyizolowany jako produkt wyłączny, podczas gdy gdy stosuje się MAAC, można uzyskać stabilizowany karbenem alotrop P8 (4)11. Zbadaliśmy również mechanizm powstawania (4) i stwierdziliśmy, że powstaje on w wyniku [2 + 2] reakcji dimeryzacji cylkoaddycji przejściowego difosfenu. Istnienie tego difosfenu zostało potwierdzone przez uwięzienie go z 2,3-dimetylo-1,3-butadienem w celu dostarczenia [4+2] adduktu cykloaddycji 5. Protokół syntezy tych karbonylowych karbonylowych karbonów i odpowiadających im związków aktywowanych P4 jest opisany w niniejszym dokumencie.